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Elektromechanischer Schrittzähler Die Erfindung betrifft ein.n elektromechanischen Zähler, wie er in der Digitaltechnik für Zähl-, Speicher- und Rechenaufgaben vielfach verwendet wird.
Diese relaisartigen Zähler, die für visuelle, in manchen Fällen auch für elektrische Ablesung der Stellung der zumeist dekadisch codierten Zahlenrolle eingerichtet sind, bestehen bei den bekannten Bauarten im wesentlichen aus drei Teilen, und zwar dem eigentlichen Relais (Magnetsystem) als Kraftquelle, dem Ganghebel als Koppelglied für die Kraftübertra- gung und -richtungsumwandlung sowie der Zahlenrolle als Anzeigeelement oder Informationsspeicher.
Während die Antriebe ider bekanntgewordenen Zähler in der Regel den bekannten Klappankerrelais nachgebildet sind, werden die Ganghebel dieser Zähler - mit entsprechend korrespondierenden Nasen oder Zähnen an der Zahlenrolle - hauptsächlich als eine dem Gra- hamgang ähnliche Doppelklaue oder als voneinander unabhängige Sperrklinken ausgebildet.
Da von diesen Bauelementen eine absolute Zählgenauigkeit gefordert werden muss, sind an die Zähler sehr hohe Anforderungen hinsichtlich der Betriebssicherheit zu stellen. Die Kraftübertragungsele- mente: Klappanker - Ganghebel - Rolle, sind bei den bekannten Zählern indessen schwierig justierbar und von geringem Wirkungsgrad. Wegen ihres mechanischen Anschlages werden die bewegten Teile bei der Impulsaufschaltung überdies stark beansprucht. Ferner bereitet die angestrebte verlustarme Umwandlung der elektrischen in mechanische Energie bei diesen Zählern grössere Schwierigkeiten; in der Regel wird ein Kompromiss zwischen kleinster mechanischer Reibung und günstigstem magnetischem Fluss geschlossen.
Während die bekannte Schneidlagerung den Vorteil geringen magnetischen Widerstandes, - aber den Nachteil einer grossen Empfindlichkeit gegenüber Abrieb und Passungsrost aufweist, ist es bei der mittels eines Stiftes vor dem Magnetjoch gelagerten Ankerklappe umgekehrt. Letztere Bauart, die, von der Ankerklappe zum Joch und zum Kern, zwei in Reihe geschaltete Luftspalte aufweist, kann zwar fertigungs- und montagetechnisch besser beherrscht werden, ist jedoch energetisch von schlechtem Wirkungsgrad und verhältnismässig teuer.
Diese bekannten Klappankerrelais werden vornehmlich für Gleichstrombetrieb gebaut. Es sind auch Wechselstromrelais bekanntgeworden, die indessen hohe Schaltleistungen erfordern.
Da die Zählgenauigkeit dieser Zähler von der Pas- sungsgenauigkeit der Bauteile abhängt, ist nicht nur die sehr exakte Lagerung und Fixierung von Ganghebel und Rolle, sondern, z. B. bei der Schneidlage- rung, auch die starre Kopplung des Ganghebels mit der Ankerklappe von grosser Bedeutung. Wie sich gezeigt hat, führen die genannten Mängel nach mehr oder minder langer Betriebszeit infolge Abnutzung der bewegten Teile zur Fehlanzeige und damit zum Ausfall des Zählers.
Schliesslich ist hervorzuheben, dass bei den bekannten Zählern die Kraftübertragung von dem Ganghebel zu der Zahlenrolle in recht unvorteilhafter Weise erfolgt. Während der grösste Teil der an der Rolle angreifenden Kraft radial und somit nutzlos wirkt, wird die Zahlenrolle lediglich infolge der wesentlich kleineren tangential wirkenden Kraftkomponente in drehende Bewegung gesetzt. Indessen ist eine verlustarme Kraftübertragung in dem Fall sehr wichtig, wenn für die elektrische Auslesung der Zahlenstellung ein Kontaktschleifer der Zahlenrolle über eine besondere Kontaktbahn gleitet.
Die geforderte absolute Zählgenauigkeit des Zählers bei ausreichend langer Betriebszeit ist wegen der aufgezeigten Mängel bei den bekannten Bauarten schwer erreichbar.
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Demgegenüber werden bei dem Zähler gemäss der Erfindung die zur Kraftübertragung benötigten Teile nicht nur verringert, sondern darüber hinaus wirkungsvoller und verschleissärmer gestaltet. Gegenüber der nachteiligen Bewegungsumsetzung bei den bekannten Klappankerrelais geht die Erfindung von einer dem Drehankerprinzip ähnlichen Kraftübertragung mit magnetischem Anschlag aus.
Hierbei ist der elektromechanische Schrittzähler mit Magnetsystem und Zahlenrolle derart aufgebaut, dass das als Anker ausgebildete federgefesselte Joch des Magnetsystems derart drehbar an dem festen Magnetkern gelagert ist, dass es bei Erregung des Feldes eine drehende Bewegung ausführt, vermöge derer ein Koppelglied eine Informationsanzeige um einen Zählschritt weiterschaltet.
Es werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt: Fig. 1 einen elektromagnetischen Zähler mit mittiggelagertem Drehanker, Fig. 2 einen elektromechanischen Zähler mit am Ende gelagertem Schwenkanker.
Bei der in Fig. 1 gezeigten prinzipiellen Ausführung des Zählers mit mutig gelagertem Anker (Joch) ist der die Erregerwicklungen 10 und 11 tragende Magnetkern 12 fest auf einer Platine 13 mittels eines Bolzens 14 befestigt. Auf dem oberen Teil des Bolzens 14, dem Lagerzapfen, ist der Drehanker 15 (das Magnetjoch) radial frei beweglich gelagert und wird mittels einer Feder 16 aus der Mittelachse des Magnetkerns 12 gelenkt. Die am Ankerschenkel 15' befestigte Federklinke 17 liegt in der dargestellten Ruhestellung des Relais in einer Nut 18 des an der Rolle 19 fest angebrachten Klinkenrades 20.
Bei Erregung der in Reihe geschalteten Feldwicklungen 10 und 11 mittels Gleich- oder Wechselstrom zwingt die magnetische Kraft des Systems den Drehanker 15, die Rückstellkraft der Feder 16 überwindend, in die Mittelachse des ortsfesten Magnetkerns 12 und setzt demzufolge den Anker 15 in eine Drehbewegung um den Lagerbolzen 14.
Die am Ankerschenkel 15' befestigte federnde Klinke 17 nimmt bei der Drehbewegung des Schenkels das Klinkenrad 20, das fest mit der Zahlenrolle 19 verbunden ist, mit und dreht infolgedessen die auf der Platine 13 mittels der Achse 21 drehbar gelagerte Zahlenrolle 19 um nahezu einen Schritt. Die Vollendung des Zählschrittes sowie die genaue Fixierung der Zahlenrolle 19 zur Platine 13 bzw. zu dem nicht gezeigten Fenster des Zählers, übernimmt das aus der Feder 22, der Kugel 23 und dem Lochkranz 24 bestehende Rastwerk des Zählers. Nach dem Abschalten des Erregerstromes wird der Drehanker 15 infolge der Zugkraft der Feder 16 in die Ausgangs-(Ruhe-)stellung zurückgezogen.
Die fe- derne Klinke 17 legt sich hierbei, nach dem federnden Überspringen des folgenden Zahnes des Klinkenrades 20, in die nachfolgende Klinkennut, währenddessen die Rolle 19 durch das Rastwerk 22/23/24 in der bereits vorher eingenommenen Lage festgehalten wird.
Der Zähler ist daraufhin für das nächste, durch einen neuen Impuls verursachte Arbeitsspiel vorbereitet.
Die Funktion des in Fig. 2 dargestellten Zählers mit am Ende gelagertem Schwenkanker ist ähnlich der in Fig. 1 gezeigten Ausführung. Der am Ende des die Erregerwicklung 30 tragenden Magnetkerns 31 drehbar gelagerte Schwenkanker 32 wird mittels der Feder 33 aus der Mittellage des Magnetsystems gelenkt. Bei entsprechender Speisung der Feldwicklung 30 zwingt die magnetische Kraft den Anker 32 (das Joch) in die Mittelachse des Magnetkerns 31 und treibt, vermöge der am Schenkel 32' angebrachten Federklinke 34, die Zahlenrolle um nahezu einen Zählschritt vorwärts. Dank des Rastwerkes 35/36/37 wird die Zahlenrolle 38 vollends in die neue Zahlenstellung gezogen und bis zu dem den nächsten Schritt bewirkenden elektrischen Impuls in dieser Lage arretiert.
Der Anker 32 schwingt bei der Entregung der Feldwicklung 30 in die dargestellte Ruhelage zurück und legt seine federnde Klinke 34 in die folgende Nut des Klinkenrades 39.
Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde die Informationsanzeige als dekadisch codierte Zahlenrolle dargestellt. Es ist naheliegend, den gleichen Antrieb auch dort vorteilhaft zu verwenden, wo die Zahlenrolle so gross wird, dass sie praktisch zu einer beschrifteten Zahnstange wird.