DE974832C - Lichtelektrische Einrichtung zum Abtasten von mit reflektierenden Flaechen versehenen Wertanzeigeorganen - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 10. MAI 1961

I 6382 IX142 d

Sindelfingen (Württ.)

Es ist bekannt, Wertanzeigeorgane, z. B. Zähler od. dgl., mechanisch, elektrisch oder lichtelektrisch abzufühlen. Eine Einrichtung der zuletzt genannten Art besteht z. B. aus einem Meßorgan, an dem mehrere Spiegel befestigt sind, deren Spiegelebenen miteinander konstante Winkel bilden. Je nach der Größe des vom Meßorgan angezeigten Wertes wird einer der den anzuzeigenden Werten zugeordneten Spiegel zur Auswertung herangezogen. Es ist weiterhin bekannt, lichtempfindliche Zellen an Stelle einer vom Lichtstrahl überstrichenen Skala vorzusehen und dadurch besondere Steuervorgänge auszulösen.

In vielen Fällen lassen sich die bekannten Anordnungen nicht ohne weiteres verwenden, z. B. wenn der vom lichtelektrisch abzufühlenden Wertanzeigeorgan dargestellte Wert in einen Impuls umgewandelt werden soll, dessen Zeitpunkt den angezeigten Wert angibt.

Gemäß der Erfindung wird daher eine lichtelektrische Einrichtung zum Abtasten von mit reflektierenden Flächen versehenen Wertanzeigeorganen, die einen Abtastlichtstrahl unter verschiedenen, den anzuzeigenden Werten zugeordneten Winkeln reflektieren, derart ausgebildet, daß eine um das Wert-

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anzeigeorgan schwenkbare und den Bereich der vom Wertanzeigeorgan reflektierten Abtaststrahlen überstreichende Spiegelanordnung vorgesehen ist, die die vom Wertanzeigeorgan reflektierten Abtaststrahlen vorzugsweise nach einer zweiten Reflexion am Wertanzeigeorgan einem an sich bekannten Lichtempfänger zuführt. Die Schwenkbewegung der Spiegelanordnung wird derart zeitlich gesteuert, daß der Zeitpunkt, zu. dem der reflektierte Abtaststrahl auf den Licht-ίο empfänger gelangt, den anzuzeigenden Wert angibt. Weitere Einzelheiten der Erfindung enthält die an Hand von Zeichnungen erläuterte Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.

Fig. ι ist ein Aufriß der Abtasteinrichtung; Fig. 2 stellt einen Schnitt längs der Linie 2-2 in Fig. ι dar;

Fig. 3 ist die Draufsicht auf einen Teil der beweglichen Spiegelanordnung;

Fig. 4 zeigt schematisch den Strahlenverlauf für zehn verschiedene Stellungen des Ziffernrades;

Fig. 5 zeigt die Anwendung des Erfindungsgegenstandes in einem Kartendoppler.

In den Zeichnungen sind die wertdarstellenden

Ziffernträger ζ. B. in Form von Ziffernrädern 10 dargestellt, die auf einer Welle 12 angebracht sind. Jedes Ziffernrad hat z. B. zehn reflektierende Flächen 14, welche den Ziffern »0« bis »9« entsprechen. Wie aus Fig. ι ersichtlich, hat jede der zehn Flächen einen anderen Winkel gegenüber den Tangenten des Ziffernrades, die stets an den gleichen Bezugspunkt, z. B.

die linke Kante der reflektierenden Flächen gelegt werden.

Bei Umdrehung des Ziffernrades 10 gelangen ihre einzelnen reflektierenden Flächen nacheinander vor die zentrale Öffnung 42« in dem Deckel der Abfühlvorrichtung 16. Wenn jetzt ein Lichtstrahl von einer Lichtquelle 18 auf die vor der Öffnung 42« liegende Fläche des Ziffernrades 10 fällt, wird er von dieser Fläche unter einem Winkel reflektiert, der proportional zur Winkelstellung dieser reflektierenden Fläche gegenüber der zugehörigen Tangentenrichtung ist.

Durch geeignet gewählte gegenseitige Winkeleinstellung der Flächen des Ziffernrades kann man erreichen, daß der an ihnen reflektierte Lichtstrahl in eine feststehende, vorher bestimmte Richtung fällt, die dem von der Ziffernradfläche dargestellten Wert entspricht. Man läßt die reflektierten Lichtstrahlen auf eine lichtempfindliche Anordnung fallen, die die dargestellten Werte aufzeichnet oder deren Aufzeichnung bewirkt. Man kann z. B. eine einzige Fotozelle für jedes Ziffernrad vorsehen und zum Ansprechen auf die von den verschiedenen Ziffernradflächen reflektierten Strahlen bringen, indem man in der Abfühlvorrichtung eine bewegliche Spiegelanordnung für die Lichtstrahlen vorsieht, welche die reflektierten Lichtstrahlen stets auf diese Fotozelle lenkt. Dann stellt die Zeit, zu der die einzige Fotozelle gegenüber einem festgelegten Nullpunkt erregt wird, den von der Ziffernradfläche dargestellten Wert dar. Diese letztgenannte Ausführung sei nachfolgend im einzelnen beschrieben.

Die Abfühlvorrichtung hat einen schwenkbaren Bügel 20, der während seiner Bewegung alle von den Ziffernradflächen reflektierten Strahlen schneidet. Am Bügel 20 sind zwei Spiegel 24, 26 angeordnet, durch welche ein vom Ziffernrad 10 reflektierter Lichtstrahl aufgefangen und so gelenkt wird, daß er schließlich auf die dem betreffenden Ziffernrad zugeordnete Fotozelle 22 fällt. Die Fotozellen 22 können über Verstärker die abgefühlten Werte weiterverarbeiten, wie einen Lochstempel bei einem Kartendoppler od. dgl. betätigen, was noch in bezug auf Fig. 5 der Zeichnungen näher erklärt wird.

Fig. 2 zeigt eine Reihe von Ziffernrädern 10, welche die Stellen einer oder mehrerer Zahlen bilden. Das Ziffernrad 10 A soll die Tausender, das Ziffernrad 10 B die Hunderter, das Rad 10C die Zehner und das Rad 10.D die Einer darstellen. Man sieht also, daß numerische Werte in der dargestellten Ziffernradbank dargestellt werden können. Die einzelnen Ziffernräder sind jeweils mit den gleichen wertdarstellenden Flächen versehen.

Der U-förmige Bügel 20 trägt eine Reihe von Reflexionsspiegeln 24 und 26, die eine Gruppe bilden, und eine zweite Reihe 24« und 26 a, die eine zweite Gruppe bilden. Für jedes Ziffernrad einer Bank ist ein Paar solcher Reflexionsspiegel vorgesehen. Der Bügel 20 kann sich in einer festgelegten Bahn bewegen. Aus Fig. ι und 2 ersieht man, daß in den Seitenwänden 28 und 28a des Gehäuses bogenförmige Schlitze 30 vorgesehen sind, die von gleicher Form und gegeneinander genau ausgerichtet sind. An den hochstehenden Armen des Bügels 20 befinden sich in einem Abstand voneinander je ein Paar Ösen 32 und 32«, in denen Führungszapfen 34 und 34 a vorgesehen sind. Diese Führungszapfen ragen durch die bogenförmigen Schlitze 30 nach außen und bilden die Lager, auf welchen der Bügel 20 von einem Ende der Schlitze zum anderen geführt wird. Jeder Satz von Führungszapfen 34 und 34a ist an der Außenseite des Gehäuses durch eine Platte 36 verbunden, die in der Mitte einen Zapfen 38 hat, an denen je ein Betätigungshebel 40 angreift.

Für jedes Ziffernrad 10 in der Ziffernradbank ist eine Fotozelle 22 vorgesehen. Wenn die Ziffernräder kleinen Abstand voneinander haben — wie in dem dargestellten Beispiel —, ist es erforderlich, die Fotozellen 22 so anzuordnen, daß ein von einem Ziffernrad ausgehender Lichtstrahl ohne Störung durch die benachbarten Zellen auf die richtige Fotozelle fällt, no Zum Beispiel können die Fotozellen in zwei Reihen gegeneinander gestaffelt angeordnet sein. In Fig. 1 seien z. B. die linken Fotozellen den reflektierenden Flächen für die ungeraden Zahlen zugeordnet, während die rechten Zellen den mit geraden Zahlen bezifferten Flächen zugeordnet sein sollen.

Durch diese Anordnung der Fotozellen müssen die ipiegel 24, 26, 24 a und 26« auf eine besondere Weise so auf dem Bügel 20 angebracht sein, daß die Lichtstrahlen auf die richtigen Fotozellen reflektiert werden. Dies soll näher beschrieben werden. Aus den Fig. 1 und 3 ersieht man, daß auf dem Bogen des Bügels 20 die Spiegelsätze 24-26 und 240-26« gestaffelt, d. h. seitlich gegeneinander verschoben, längs des Bügels angeordnet sind. Die Spiegelkombination 24 und 26 reflektiert Lichtstrahlen von den mit ungeraden

Zahlen bezifferten Flächen, so daß diese Strahlen schließlich auf die entsprechenden linken Fotozellen gelangen, während die Spiegelkombination 24 a und 26 a Lichtstrahlen von den mit geraden Zahlen bezifferten Flächen so reflektieren, daß diese Strahlen schließlich auf die entsprechenden rechten Fotozellen fallen.

Die gemeinsame Lichtquelle 18 hat die Form einer stabförmigen Lampe 18, die sich zwischen den Fotozellenbänken befindet. Die Strahlen der Lampe 18 gelangen durch einen Schlitz oder durch eine Reihe von Löchern 42 im Boden des Gehäuses 16 auf die wertdarstellenden Flächen 14 der Ziffernräder 10. Da der Bügel 20 während seiner Bewegung die Lichtstrahlen von der Lampe 18 zu der Abfühlstation schneidet, ist eine Öffnung 44 zwischen jedem der Spiegel 24 und 26 bzw. 24 a und 26 a vorgesehen, damit das Licht von der Lampe 18 zu der Fläche des Ziffernrades gelangen kann.

Gemäß Fig. 1 wird der Wert »4« abgetastet. Dann geht ein Lichtstrahl von der Lampe 18 aufwärts durch die Öffnung 42 im Gehäuse 16, durch die Öffnung 44 des Bügels 20 und fällt auf die Fläche des Ziffernrades 10, die die Ziffer 4 darstellt. Der Winkel der die Ziffer 4 darstellenden Ziffernradfläche ist ein solcher, daß der Lichtstrahl von ihr gegen den Spiegel 26 und von dort aus zum Spiegel 24 reflektiert wird. Dieser letztgenannte Spiegel reflektiert den Strahl nochmals gegen die die Ziffer 4 darstellende Fläche des Ziffernrades, von wo er abwärts an der Kante des Spiegels 26 vorbei durch eine Öffnung 46 im Gehäuse 16 auf die Fotozelle 22 a fällt.

In Fig. 4 sind die Stellungen des Auffangbügels 20 für jede der zifferndarstellenden Flächen »0« bis »9« schematisch dargestellt. Hieraus ist ersichtlich, daß jede reflektierende Fläche der Ziffernräder den Lichtstrahl in eine andere Richtung reflektiert, daß jedoch der an der beweglichen Spiegelanordnung und an der Ziffernradfläche erneut reflektierte Strahl stets auf die gleiche, der Ziffernradfläche zugeordnete Fotozelle fällt. Wenn also der Bügel 20 von einer Stellung in eine andere in fester Zeitfolge weitergerückt wird, stellt jeder von den Ziffernradflächen reflektierte Strahl einen bestimmten Ziffernwert dar.

Man kann den Bügel 20 schrittweise weiterrücken, z. B. mit Hilfe eines Elektromagneten 50, der synchron mit dem Durchlauf einer Belegkarte od.' dgl. durch einen Kartenlocher erregt wird. Der Antrieb, durch den der Bügel 20 in Bewegung gesetzt wird, kann als einfacher klinken- und sperradgetriebener Nockenmechanismus ausgeführt sein. Ein Nocken 52 ist auf der Welle 54 drehbar angebracht. An dem Nocken 52 ist ein Sperrad 56 befestigt, das mit einer Klinke 58 auf dem freien Ende des Elektromagnetankers 60 zusammenwirkt. Dieser Anker ist schwenkbar im Magnetrahmen 62 gelagert. Der Anker wird normalerweise durch eine Feder 64 aufwärts gedrückt, welche am freien Ende des Ankers angreift und dadurch den Anker in Uhrzeigerrichtung um seine Achse 66 dreht.

Wenn der Magnet 50 erregt wird, zieht er seinen Anker 60 an. Die darauffolgende Abschaltung des Magneten bewirkt, daß die Feder 64 den Anker im Uhrzeigersinn um die Achse 66 dreht, und damit rückt die Klinke 58 das Sperrad 56 und den an ihm angebrachten Nocken 52 um einen Zahn vor.

Der Nocken 52 arbeitet über eine Rolle 68 mit einem Nockenfolgearm 70 zusammen, der um die Achse 72 schwenkbar ist. Das freie Ende des Armes 70 hat Zähne 74, welche mit den Zähnen 78 in einem Segment 80 kämmen. Letzteres ist um die Achse 82 schwenkbar, auf welcher die Hebel 84 die Bewegung über die Betätigungsglieder 40 auf den Bügel 20 übertragen.

Durch diesen Antriebsmechanismus kann der Bügel 20 durch die aufeinanderfolgenden, die Ziffern »0« bis »9« darstellenden Positionen bewegt werden. Nach Passieren der Stellung »9« fällt die Nockenrolle 68 in den niederen Teil des Nockens 52, wodurch der Bügel unter dem Einfluß einer Bügelrückführfeder 86 in die »o«-Stellung zurückkehrt.

Die fotoelektrische Abführvorrichtung kann für verschiedene Zwecke verwendet werden, z. B. zur Herstellung gelochter Karten in einem Kartendoppler, wie er an sich bekannt ist. Einige Elemente eines Doppiers sind in Fig. 5 zur Erläuterung dargestellt. Ein solcher Doppler enthält ein Kartenmagazin 90, das einen Stapel leerer Karten 92 aufnimmt, in welche bestimmte Angaben gelocht werden sollen. Ein Kartenmesser 94 wird am unteren Ende des Kartenstapels hin- und herbewegt, um davon jeweils eine Karte in ein Paar Transportrollen 96 zu befördern.

Die Transportrollen 96 bewegen die leeren Karten in eine Lochstation 98, in welchem eine Reihe miteinander ausgerichteter Lochstempel 100 vorgesehen sind; die Lochstempel 100 werden durch den Mechanismus 102 betätigt, wenn eine Schubstange 104 zwischen den Locherbetätigungsmechanismus 102 und den zugeordneten Lochstempel 100 gelangt. Dies erfolgt bei Erregung des Lochermagneten PM, der seinen Anker 106 anzieht. Der Anker ist über ein Gliederwerk 108 mit der Schubstange 104 verbunden, wodurch letztere in die Bahn des Mechanismus 102 immer dann bewegt wird, wenn der Magnet PM erregt ist.

Nachdem die Kartenzufuhr aus dem Magazin 90 eingesetzt hat und der Locherbürsten-Kartenhebelkontakt geschlossen ist, wird das Relais R 7 erregt. Der Relaiskontakt d schließt sich, und dadurch wird der Stromkreis zum Bügelbetätigungsmagneten 50 und zu den Abfühlkontakten 110 vorbereitet.

Bei Einleitung eines zweiten Kartentransportzyklus befindet sich der Bügel 20 in »o«-Stellung, und alle Ziffernräder der Bank reflektieren ihre Lichtstrahlen auf die zugeordneten Fotozellen. Die Fotozellen werden leitend und erhöhen die Spannung am Gitter einer Verstärkerröhre 112, die dadurch leitend wird und ein Abfühlrelais Ro im Anodenstromkreis der Röhre 112 erregt. Der Kontakt des Abfühlrelais Ro schließt sich und bereitet einen Stromkreis zu dem Lochermagneten PM vor.

Zur Zeit »0« des Maschinenumlaufes schließt ein nockenbetätigter Kontakt CB den Stromkreis zu dem Magneten 50 durch die umgeschalteten Abfühlkontakte des Abfühlrelais R 0 und zu den entsprechenden Lochermagneten PM.

Zur Zeit 0,3 des Maschinenumlaufes wird der Stromkreis durch den Nockenkontakt CB unterbrochen, und der Magnet 50 wird abgeschaltet. Daraufhin läßt die Feder 64 den Anker 60 in Uhrzeigerrichtung um seine Drehwelle 60 schwenken, um das Sperrad 56 und seinen Nocken 52 zur nächsten Abfühlstellung zu bewegen. Alle Ziffernräder in »i«-Stellung werden jetzt abgetastet, und ihre zugeordneten Abfühlrelais werden auf die gleiche Weise erregt, wie es in bezug auf die »o«-Stellung beschrieben wurde. Zur Zeit »1« des Maschinenumlaufes schließt der Nocken CB erneut den Stromkreis zu dem Magneten 50 und zu den Lochermagneten PM, und jetzt werden diejenigen Positionen, bei denen die Ziffernräder die die »1« darstellende Fläche der Abfühlstation 42 zuwenden, gelocht. Ähnlich wird der Bügel 20 durch die übrigen acht numerischen Positionen bewegt. Wenn der »9«-Impuls endet, was etwa bei 9,3 des Maschinenumlaufes der Fall ist, wird der Magnet 50 ausge- schaltet, und der Antriebsnocken 52 bewegt sich in seine unterste Stellung, wodurch der Nockenfolgearm 70 nach rechts fällt und der Reflektorbügel 20 unter der Wirkung der Feder 86 in die »o«-Stellungzurückkehren kann.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Lichtelektrische Einrichtung zum Abtasten von mit reflektierenden Flächen versehenen Wertanzeigeorganen, die einen Äbtastlichtstrahl unter verschiedenen, den anzuzeigenden Werten zugeordneten Winkeln reflektieren, dadurch ge kennzeichnet, daß eine um das Wertanzeigeorgan (10) schwenkbare und den Bereich der vomWertanzeigeorgan (10) reflektierten Abtaststrahlen überstreichende Spiegelanordnung (24, 26) vorgesehen ist, die die vom Wertanzeigeorgan (10) reflektierten Abtaststrahlen, vorzugsweise nach einer zweiten Reflexion am Wertanzeigeorgan (10), einem an sich bekannten Lichtempfänger (22) zuführt.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkbewegung der Spiegelanordnung (24, 26) derart zeitlich gesteuert wird, daß der Zeitpunkt, zu dem der reflektierte Abtaststrahl auf den Lichtempfänger (22) gelangt, den anzuzeigenden Wert angibt.
3. 3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als wertdarstellender Zeichenträger ein Ziffernrad (10) dient, auf dessen Umfang die reflektierenden Flächen (14) unter verschiedenen Winkern gegen die Tangenten an das Ziffernrad angebracht sind.
4. 4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die schwenkbare Spiegelanordnung aus zwei Spiegeln (24, 26) besteht, die auf einem U-förmigen Bügel (20) unter einem solchen Winkel gegeneinander angebracht sind, daß der vom Wertanzeigeorgan (10) reflektierte Abtaststrahl vom ersten Spiegel (z. B. 24«) auf den zweiten Spiegel (z. B. 26 a) und von diesem zurück auf das Wertanzeigeorgan (10) und danach auf den Lichtempfänger (10) geleitet wird, so daß der von der Lichtquelle (18) auf das Wertanzeigeorgan (10) einfallende und der von dem Wertanzeigeorgan (10) auf den Lichtempfänger (22) fallende Strahl unterschiedliche »Richtung aufweisen.
5. 5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektromagnetisch betätigtes Schrittschaltwerk (50, 60, 56, 58) die Bewegung des U-förmigen Bügels (20) bewirkt.
6. 6. Anwendung der Anordnung nach den Ansprüchen ι bis 5 als Abtasteinrichtung bei einem Gerät zur Duplizierung von Lochkarten.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 662 417, 746 412, 604;
   USA.-Patentschrift Nr. 2 272 366.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

   © 109 572/27 5.61