-
Schalt- und Zählwerk für Rechenmaschinen Die Erfindung betrifft ein
Schalt- und Zählwerk für Rechenmaschinen, bei denen Zählglieder und deren Antriebsglieder
auf gleicher Achse gelagert und durch Stirnräder miteinander koppelbar sind, und
hat sich die Aufgabe gestellt, derartige Einrichtungen zu verbessern und zu vereinfachen.
-
Es sind bereits Zählwerke bekanntgeworden, bei denen Verstellungen
der Zählglieder durch Einrücken von Kupplungszahntrieben, die eine Verbindung von
Antrieb und Zählglied herstellen, bewirkt werden. Bei diesen Zählwerken wurden die
Kupplungszahnräder entweder von dem unter Strom stehenden Elektromagnet oder bei
anderen Einrichtungen nur von einer gespannten Feder im Eingriff gehalten. Bei der
ersterwähnten Art könnte es bei schnell laufenden Zählwerken vorkommen, daß falsche
Wertübergabe dadurch eintritt, daß die Kupplungsräder durch die Remanenz des Magnets
zu spät außer Eingriff gelangen. Bei der letzterwähnten Art ist bei Ermüdung der
Federspannung kein sicherer Eingriff gewährleistet, so daß auch dadurch fehlerhafte
Resultate möglich sind. Nachteilig, insbesondere in bezog auf die Lebensdauer, wirkt
sich das In- und Außer-Eingriff-Gehen der Kupplungsräder bei voller Tourenzahl aus,
wie dies bei den bisher bekannten Zählwerken allgemein üblich war. Die stets steigenden
Anforderungen an eine Erhöhung der Rechengeschwindigkeit bedingen daher neben möglichst
geringer Baugröße der Zählwerke Einrichtungen, die eine einwandfreie Wertübergabe
auch bei schnelllaufenden Zählwerken gewährleisten.
Bei dem Schalt-
und Zählwerk gemäß der Erfindung sind die Kupplungsräder nach der Einrückung entgegen
der Wirkung von Federn in der eingerückten Lage sperrrbar, und die Ausrückung wird
durch Ausrückmagnete durch Entsperrung bewirkt. Insbesondere ist die Anordnung so
getroffen, daß vor die Triebachse ein für das Einrücken der Kupplungsräder kurzzeitige
Stillstände der Triebachse bewirkendes Rastgetriebe geschaltet wird.
-
Der Gegenstand der Erfindung wird in der folgenden Beschreibung an
einem Ausführungsbeispiel erläutert.
-
Auf einer durch den Kraftantrieb der Maschine drehbaren Achse i sind
zehnzähnige Zahnräder 2 und 3 (Fig. i und 2) aufgereiht, und zwar sind die Zahnräder
2 auf der Achse i befestigt, während die Zahnräder 3 auf ihr lose laufen. Auf einer
Achse q. ist pro Wertstelle ein Schwinghebel 5 gelagert, der an seinem einen Ende
ein zehnzähniges Zahnrad 6 trägt, während sein anderes Ende als Sperrnase 7 ausgebildet
ist. Zahnrad 6 ist so breit gehalten, daß es beim Verschwenken des Schwinghebels
5 im Gegenuhrzeigersinn sowohl mit Rad 2 als auch mit Rad 3 in Eingriff kommt. Die
Sperrnase 7 greift in die Verzahnung nur des lose drehbaren und das Zählglied darstellenden
Rades 3 ein. Die Kupplungsräder 6 werden in der ausgerückten Lage durch einen Rechen
g ausgerichtet und in ihrer Lage fixiert.
-
Die Achse i ist also gleichzeitig Zählwerks- und Schaltwerksachse,
zu jeder Wertstelle gehört ein zehnzähniges Zahnrad 2 als Antriebsglied, ein zehnzähniges
Zahnrad 3 als Zählglied und ein zehnzähniges Zahnrad 6 als Kupplungsglied. Die Achse
i macht für jede Werteintragung eine Umdrehung. Zu Beginn dieser Umdrehung werden
die Kupplungsräder 6 in 2 und 3 entgegen der Wirkung von Federn eingerückt und in
der eingerückten Lage gesperrt. Nach einer Anzahl von Zehntelumdrehungen, die dem
Wert der jeweils einzutragenden Ziffer entspricht, wird durch Entsperren der Schwinge
5 das Wiederausrücken der Kupplungsräder 6 bewirkt, so daß also das Zählrad 3 um
eine dem Wert der einzutragenden Ziffern entsprechende Zahl von Zähnen bzw. Zehntelumdrehungen
mitgedreht worden ist. Beim Ausrücken der Kupplungsräder 6 fällt gleichzeitig die
Sperrnase 7 ein und sichert das Zählrad 3 gegen Überschleudern bzw. gegen weitere
Mitdrehung durch Reibung. Gleichzeitig wird durch die Anbringung des Kupplungsrades
6 und der Sperrnase 7 an dem gemeinsamen Schwinghebel 5 erreicht, daß für den Entsperrungsaugenblick
ein gewisser Spielraum gegeben ist, indem das Kupplungsrad erst dann austritt, wenn
die Sperrnase in den Zahngrund eingefallen ist, so daß auch bei kurz vorher erfolgender
Entsperrung die Mitnahme des Zählrades 3 bis zu der gewünschten Stellung erfolgt.
-
Zum Ein- und Ausrücken der Kupplungsräder 6 sind in dem Ausführungsbeispiel
Elektromagnete vorgesehen, und zwar dienen die Elektromagnetega und 9b zum Einrücken,
die Elektromagnete ioa und io b zum Entsperren, d. h. Ausrücken der Kupplungsräder
6. Für jede Wertstelle ist ein Einrückmagnet 9 und ein Ausrückmagnet io vorgesehen.
Zur Erzielung geringeren Raumbedarfes sind die Betätigungsmagnete der einzelnen
Wertstellen abwechselnd gegeneinander versetzt, derart, daß die Betätigungsmagnete
je zweier aufeinanderfolgender Wertstellen in einer Flucht senkrecht zur Triebachse
liegen. Wirken auf eine Wertstelle die Magnete 9a, und ioa, so sind der nächstfolgenden
Wertstelle die Magnete g b und i o b zugeordnet. In Fig. 2 sind der Übersichtlichkeit
halber nur die Anker der äußeren Magnete ioa und iob wiedergegeben.
-
Zieht einer der Magnete 9 a bzw. 9 b seinen Anker i i a bzw. i i b
an, so verschwenkt ein Hebel 12 a bzw. 12 b am Anker mittels des in einen Schlitz
des Schwinghebels 5 eingreifenden Stiftes 13a bzw. 13 b diesen Schwinghebel 5 entgegen
der Wirkung der Ankerfedern 1q.a bzw. i4b. Hierbei fällt der am Anker 15 a bzw.
15 b befestigte Sperrhebel 16 a bzw. 16 b hinter die Sperrnase
17 abzw. 17 b des Schwinghebels 5, und zwar durch die Wirkung der Ankerfedern
iSa bzw. i8 b. Die Kupplungsräder 6 sind damit in der Einrücklage gesperrt und die
Antriebsräder i und Zählräder 3 zu gemeinsamer Drehung gekuppelt. Erhält ein Magnet
ioa bzw. iob einen Stromstoß, so zieht er seinen Anker 15 a bzw. 15 b an und zieht
dadurch Sperrhebel 16 a bzw. 16 b unter der Sperrnase 17a bzw.
17 b weg, wodurch unter der Wirkung der Federn 14abzw.14 b der Schwinghebel
5 im Uhrzeigersinn verschwenkt wird und die Kupplungsräder 6 ausgerückt werden,
während die Sperrnase 7 in die Zahnlücke von Zahnrad 3 einfällt.
-
Die Durchgabe der Ausrückimpulse zu den Magneten io erfolgt durch
einen in Fig. 6 dargestellten Prüfschalter ig, dessen Kontaktarm 2,o auf der Antriebsachse
i befestigt ist (vgl. auch Fig. q.). Die zu den zehn Prüfkontakten 2i des Schalters
ig führenden, den Werten o bis 9 entsprechenden Leitungen 22 führen, wie aus dem
Schaltschema Fig. 7 ersichtlich, zu einem Kontaktfeld an sich bekannter Art, in
dem durch Verbindung eines Wertdrahtes 22 mit einem Stellendraht 23 der betreffende
Wert für die betreffende Stelle bereitgestellt wird. Die Leitungen 23 führen zu
einem ebenfalls an sich bekannten und deswegen nicht näher dargestellten Dekadenordner
2.4, der die Leitungen 23 auf wechselnde Gruppen von aufeinanderfolgenden Leitungen
a5 umzuschalten vermag und dadurch die Stellenverschiebung bewirkt. Über die Leitungen
23 wird auf die Ausrückmagnete io ein Stromstoß gegeben, sobald der Kontaktarm 2o
des Prüfschalters i9 den Kontakt überfährt, der durch Auswahl der Leitung 22 stromführend
ist. Die Prüfkontakte 21 sind um 36° gegeneinander versetzt, so daß also, wie erwähnt,
die Ausrückung der Kupplungsräder 6 der einzelnen Stellen nach einer Anzahl von
Zehntelumdrehungen der Welle i erfolgt, die der in der betreffenden Stelle einzutragenden
Ziffer entspricht.
-
Für die Einrückung der Kupplungsräder 6 mittels der Magnete 9 werden
Einrichtungen benutzt, die gleichzeitig der Zehnerschaltung dienen und daher
bei
der nachfolgenden Beschreibung der Zehnerschaltung näher erläutert werden.
-
Die Zehnerschaltung zwischen den Zählgliedern erfolgt nicht in der
üblichen Art gestaffelt, sondern in allen Stellen gleichzeitig, wodurch sie nur
geringen Zeitaufwand benötigt und die sonst erforderlichen großen Schaltabschnitte
der Werteintragungsorgane überflüssig macht.
-
Werden zti Beginn einer Rechenumdrehung von i sämtliche Kupplungsräder
6 eingerückt und hierauf die Zählräder 3 um eine dem Wert der einzutragenden Ziffer
entsprechende Anzahl von Zähnen gedreht, so kommt in denjenigen Stellen, die hierbei
den Grenzwert 9 (bzw. bei substraktiver Rechnung o) überschreiten, die Zehnerschaltnase
26 (Fig. i, 2 und 4) zur Wirkung und verschwenkt den der betreffenden Stelle zugeordneten
Zehnerschalthebel 27 entgegen dem Uhrzeiger und entgegen der Wirkung der Blattfeder
33 (Fig. i) um die Achse 28. Der unter der Wirkung von Feder 29 einfallende Sperrhebel
3o hält mit seiner Umlappung 3i den Zelinerschalthebe127 in der Vorbereitungsstellung
fest. In dieser Vorbereitungsstellung hält der Zehnerschalthebel 27 mittels seines
Lappens 27 a einen Federkontakt 32 geschlossen (Fig. i und 4). Dieser Kontakt
werde als Zehnerschaltkontakt bezeichnet. Nach 9/1ö Umdrehung der Welle i sind alle
Werteintragungen in die Zählglieder 3 vollendet, und es wird nunmehr mittels Kontaktfedern
34 die Stellung der Zählglieder abgetastet. Die Kontaktfedern 34 liegen als Schleiffedern
auf einer mit jedem Zählrad fest verbundenen kleinen Kontakttromme135 aus Isoliermaterial,
auf der ein metallischer Schleifring 36 mit einer Verbreiterung 37 aufgebracht ist
(Fig. 2 und 4). Die Verbreiterung 37 steht dann, wenn die betreffende Ziffernrolle
in ihrer Grenzstellung steht, unter dein Schleiffederpaar 34 und stellt die leitende
Verbindung zwischen dessen beiden Federn her. Die Kontakte 37 seien als Brückenkontakte
bezeichnet. Sie bilden nämlich, wenn sie unter der Schleiffeder stehen, eine Brücke
nach der nächsthöheren Dekade hin, da ja, wenn eine Ziffernrolle auf einem Grenzwert
steht, ein auf diese Ziffernrolle gelangender Zehnerschaltschritt an die nächsthöhere
Dekade weitergegeben werden muß. Die Schaltung der Zehnerschaltkontakte und der
Brückenkontakte ist aus dem Schaltschema der Fig. 7 ersichtlich. Eine Stromzuführungsleitung
38 erhält nach 9/1o-Umdreliung der Welle i über einen Kontakt 39 (Fig. 6) des Prüfschalters
i9 einen Stromstoß. Ist ein Zehnerschaltkontakt 32 geschlossen, so gelangt dieser
Stromstoß über diesen Kontakt 32 auf den Einrückmagnet 9 der nächsthöheren Dekade
(in Fig. 7 ist die niedrigste Wertstelle links liegend zu denken). Steht die Ziffernrolle
dieser Dekade aber gerade auf einem Grenzwert, so ist der Brückenkontakt 37 dieser
Dekade geschlossen, und man erkennt, daß der Zehnerschalt-Stromstoß hierdurch gleichzeitig
auf den Einrückmagnet 9 der nächstfolgenden Dekade gelangt. Durch diese Brückenbildung
ist eine Staffelung der Zehnerschaltung nicht erforderlich, vielmehr kommen in allen
Wertstellen, die einen Zehnerschaltschritt ausführen müssen, die Einrückmagnete
9 zur Wirkung und rücken durch Anziehen ihres Ankers die Kupplungsräder 6 der betreffenden
Stellen wieder ein. Während nun die Welle i ihre letzte Zehnteldrehung ausführt,
sind mithin alle die Stellen, die einen Zehnerschaltschritt ausführen müssen, angekuppelt
und erhalten eine zusätzliche Werteinheit durch Drehung um einen Zahn.
-
Die Subtraktion kann in dem beschriebenen Rechenwerk nach an sich
bekannter Art durch Addition von Komplementwerteii, die durch elektrische Umschaltung
leicht herzustellen sind, bewirkt werden. Es kann jedoch auch vor die Antriebswelle
i ein Wendegetriebe geschaltet werden (das dann hinter dein Prüfschalter i9 liegen
muß, so daß dieser nicht umgeschaltet wird). In diesem Falle ist bei Subtraktion
die Grenzstellung, in der die Brückenbildung durch die Brückenkontakte 37 erfolgen
muß, die Stellung »o« der Ziffernrolle. Die Kontaktfedern 34 sind gemäß Fig. 3 und
4 auf einer Schwinge 62, 57 befestigt, die um die Welle i beispielsweise mittels
des Handhebels 58 um 36° verschwenkbar ist, so daß also mit den Kontakten 34 entweder
die Stellung »9« oder die Stellung »o« der Zählglieder abtastbar ist.
-
Nach Durchführung der Zehnerschaltungen steht die Welle i wieder in
ihrer Grundstellung, in der, wie erwähnt, sämtliche Kupplungsräder6 für eine neue
Werteintragung einzurücken sind. Das Einrücken der Kupplungsräder 6 erfolgt also
nach ')/"-Umdrehung der Welle i für alle diejenigen Wertstellen, die einen Zelinerschaltschritt
empfangen, und nach einer vollen Umdrehung bzw. zu Beginn einer neuen Umdrehung
der Welle i in sämtlichen Wertstellen. Zum Einrücken der Kupplungsräder 6 werden
kurzzeitige Stillstände der Welle i nach 9,11()- und 1°/1o-Umdrehung der Welle i
herbeigeführt durch ein Rastgetriebe, das in Fig. 5 dargestellt ist (vgl.auchFig.4).
Diez.B.durcheinenMotorgleichmäßig gedrehte Welle 4o trägt einen Arm 4i, an dessen
Ende ein Winkelhebe142 drehbar gelagert ist. Der Stift 43 an einem Arm des Winkelhebels
gleitet in einer Schlitzführung44 einer Platte45, während der Stift 46 in einen
Gabelhebel 47 greift, der auf der Antriebswelle i befestigt ist. Läuft der Arm 41
aus der gezeichneten Stellung, die der Ausgangsstellung von Rechenwelle i entspricht,
im Uhrzeigersinn um. so wird zunächst, da Schlitz 4a. sich dem .Mittelpunkt nähert,
der Winkelhebel 42 entgegen dem Uhrzeiger auf 41 verschwenkt, wodurch Welle i gegenüber
der Welle 4o vorauseilt. Nach 9/"-Umdrehung von i kämmt der erste, ansteigende Teil
der Schlitzführung 44 zur Wirkung und verschwenkt den Winkelhebel 42 so, daß 47
gegegenüber 41 zurückbleibt, und zwar um so viel, wie 41 während dieser Zeit vorauseilt,
so daß ein kurzzeitiger Stillstand der Welle i hervorgerufen wird. Hierauf kommt
ein Teil von Schlitz 44, der einem Kreisbogen um Achse i entspricht, so daß die
Welle i wieder mit Welle 40 mitläuft und das letzte Zehntel ihrer Umdrehung ausführt,
worauf erneut ein ansteigender Teil von 44 wirksam wird und einen erneuten kurzzeitigen
Stillstand von i
vor Beginn der neuen Rechenumdrehung herbeiführt.
Während des ersten kurzzeitigen Stillstandes nach 9/1.-Umdrehung von i erfolgt unter
Ausprüfung der Stellungen der Zählglieder der Zehnerschalt-Stromstoß über den Kontakt
39 und damit die Einrückung der Zehnerschaltungen empfangenden Stellen mittels der
Einrückmagnete 9. Während des zweiten kurzzeitigen Stillstandes von i nach 10/1ö
Umdrehung kommt ein Nocken 48 (Fig. 5) einer Nockenscheibe 49 zur Wirkung, die über
Zahnräder So, 5 1 (Fig. 4 und 5) von der inzwischen weiterlaufenden Welle
4o angetrieben wird. Ein zweiter, entsprechender Nocken 48 sitzt, von der durchgehenden
Welle 52 angetrieben, auf der anderen Seite der Maschine. Die Nocken 48 verschwenken
Hebel 53, die durch eine Querschiene 54 zu einer Schwinge verbunden sind. Die Querschiene
54 trägt eine Isolierleiste 55, die bei Betätigung der Schwinge auf sämtliche Zehnerschaltkontakte
32 einwirkt (Fig. i und 7) und diese schließt. Während des vor Beginn einer neuen
Rechenwellenumdrehung stattfindenden kurzen Stillstandes dieser Welle erhalten hierdurch
sämtliche Einrückmagnete 9 einen Stromstoß, so daß sämtliche Kupplungsräder 6 eingerückt
werden. Für die unterste Stelle ist zu diesem Zweck ein für die Zehnerschaltung
an sich nicht erforderlicher zusätzlicher Federkontakt 56 (Fig. 7) vorgesehen. Der
Einrück-Stromstoß erfolgt über den Kontakt des Prüfschalters i9, auf dem der Kontaktarm
20 in der gezeichneten Grundstellung zu Beginn einer neuen Rechenwellenumdrehung
steht. Dieser Kontakt ist mithin einmal an die Leitung 38, zum anderen an den Leiter
»o« der Leitergruppe 22 angeschlossen. Über diesen Kontakt wird also, falls in einer
Stelle der Wert o eingestellt ist, sowohl der Einrückmagnet als auch der Ausrückmagnet
der betreffenden Stelle betätigt, jedoch ist die Schaltperiode des Nockens 48 und
damit der Schwinge 54 beendet, bevor der Arm 2o den o-Kontakt verläßt, so daß in
den Stellen, wo eine o eingestellt ist, zwar auch eine Einrückung der Kupplungsräder
6 erfolgt, diese jedoch sogleich wieder in die ausgerückte Stellung zurückfallen
und mithin keine Mitnahme des betreffenden Zählgliedes erfolgt.
-
Bei der vor Beginn jeder Rechenwellenumdrehung erfolgenden Betätigung
der Schwinge 53 bis 55 drückt die abgewinkelte Kante der Schiene 54 auf die Arme
63 sämtlicher Sperrhebel 30 (Fig. i), wodurch die Sperrhebel 3o ausgeschwenkt werden
und die noch in Vorbereitungsstellung befindlichen Zehnerschalthebe127 freigeben.
Diese kehren mithin durch ihre Blattfedern 33 in die Grundstellung zurück.
-
Zur Löschung der Zählglieder sind zwei Ausführungsmöglichkeiten dargestellt.
Gemäß Fig.2 ist neben jedem Zählrad 3 und fest mit diesem verbunden ein Löschzahnrad
59 angeordnet. Dieses Zahnrad ist ebenso wie 2, 3 und 6 zehnzähnig ausgebildet,
jedoch ist ein Zahn weggeschnitten, der in der Nullstellung des Zählrades vor dem
Kupplungsrad 6 steht. Statt dessen kann auch das Zählrad selbst breiter ausgeführt
und ein Teil des betreffenden Zahnes weggeschnitten werden. Die Ausrichteschiene
8 ist gleichzeitig als Kamm ausgebildet, zwischen dessen Zinken die Kupplungsräder
6 geführt sind und der um einen geringen Betrag seitlich verschoben werden kann,
so daß die Kupplungsräder beim Einrücken nur noch mit den Löschrädern 59 in Eingriff
kommen. Diese Verschiebung des Kammes 8 kann z. B. durch eine Löschtaste erfolgen,
die in nicht näher dargestellter Weise z. B. mittels Eintourenkupplung eine Umdrehung
der Welle i auslöst und gleichzeitig einen Kontakt 6o (Fig. 7) schließt sowie die
Schwinge 53 bis 55 (Fig. i) verschwenkt. Hierdurch erhalten über die Kontakte 32
und 56 sämtliche Einrückmagnete Strom, und die Kupplungsräder 6 bleiben für eine
volle Umdrehung der Welle i im Eingriff, so, daß die Zählglieder unter zwangläufigem
Antrieb durch die Antriebsräder gedreht werden. Sobald jedoch der weggeschnittene
Zahn vor die Kupplungsräder 6 gelangt, ist eine weitere Drehung des dann auf o gestellten
betreffenden Zählrades nicht mehr möglich, und dieses bleibt in der Nullstellung
stehen. Ein Überschleudern kann in an sich bekannter Art durch Festhalten der Zehnerschalthebel
27 verhindert werden, an denen sich dann die Zehnerschaltnase 26 fängt.
-
Eine andere Ausführung der Löschung, bei der der Antrieb ebenfalls
zwangläufig durch die Zählräder erfolgt, ist mit Hilfe der Brückenkontakte 37 durchführbar.
Zu diesem Zweck wird die Schwinge 57 (Fig. 3) in die Stellung verschwenkt, in der
die Stellung »o« der Ziffernrollen abgetastet wird. Von Hand, etwa wieder durch
eine Löschtaste, werden ferner Kontakte 61 (Fig. 8) umgeschaltet, die die Brückenkontakte
37 von dem Einrückmagnet 9 der nächstfolgenden Stelle auf den Aus.rückmagnet io
der eigenen Wertstelle umschalten. Gleichzeitig werden wieder die Kontakte 6o und
32 geschlossen. Erfolgt jetzt nach Einrückung der Kupplungsräder 6 ein Umlauf der
Antriebswelle i, so gelangt, sobald eine Ziffernrolle in die Nullstellung einläuft,
ein. Stromstoß auf den Ausrückmagnet io der betreffenden Wertstelle, so daß das
betreffende Kupplungsrad ausgerückt wird und eine Weiterdrehung des Zählrades nicht
mehr erfolgt, dieses vielmehr durch Nase 7 in der Nullstellung festgehalten wird.
Die Anordnung besonderer Nullstellräder 59 bzw. einer teilweisen Zahnlücke in den
Zählrädern 3 sowie die seitliche Verschiebung der Kupplungsräder 6 erübrigen sich
in diesem Falle.
-
Die Einstellung der Zählräder 3 kann durch angesetzte bzw. von 3 angetriebene
Ziffernrollen ablesbar gemacht oder in sonstiger Art, z. B. durch während des Löschens
einrückbare Abgreifräder, abgegriffen werden.
-
Die Betätigung der Schwinghebel 5, die im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel
unter elektrischer Steuerung durch Magnete erfolgt, kann auch durch rein mechanisch
arbeitende Glieder, z. B. verstellbare Kurvenführungen, erfolgen.