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Optischer Zeichenmelder mit einer an ihrem Umfang umwendbare Blättchen aufweisenden Trommel Es sind optische Zeichenmelder bekannt, welche eine drehbare Trommel besitzen, an welcher beschriftete Blättchen nach Art der Seiten eines Buches befestigt sind, wobei bei der Drehung der Trommel die Blättchen einzeln nach unten fallen und somit in Abhängigkeit der Stellung der Trommel verschiedene Zeichen anzeigen. Solche Zeichenmelder werden vorzugsweise über eine Übersetzung von Schrittmotoren angetrieben, welche ihrerseits durch abwechselnd gepolte Gleichstromimpulse schrittweise bewegt werden.
Es hat sich gezeigt, dass die Schrittmotoren im Zusammenhang mit dem Antrieb von Anzeigetrommeln der beschriebenen Art neben grossen Vorteilen auch Nachteile besitzen, welche insbesondere darauf zurückzuführen sind, dass der Anker eines Schrittmotors während eines Schrittes bis zum Erreichen der Endstellung des betreffenden Schrittes beschleunigt wird und erst nach Überschreiten dieser Stellung gebremst wird, wobei die Bremsung nicht schlagartig erfolgt, sondern lediglich mit wachsender Auslenkung zunimmt. Der Anker überschreitet daher die Endstellung, schwingt anschliessend wiederum zurück und pendelt um die Endstellung.
Dieses Pendeln wirkt sich nun nachteilig aus, indem bei raschem Schalten ein Schaltschritt beginnt, wenn die sich im Anschluss an den letzten Schritt ergebenden Pendelbewegungen noch nicht beendet sind, wodurch jeweils die Ausgangslage eines Schrittes nicht eindeutig festgelegt ist. Soll ein Zeichenmelder bei verschiedenen Spannungen und mit verschieden schnellen Schaltfolgen einwandfrei arbeiten, wirken sich solche Unsicherheiten infolge der ungleichen, in den verschiedenen Betriebsfällen auftretenden Beschleunigungen nachteilig aus. Das Pendeln des Ankers macht sich auch insofern unangenehm bemerkbar, indem jeweils die Trommel mit allen Blättchen ebenfalls pendelt, wodurch die Gefahr besteht, dass Blättchen, welche noch in ihrer obern Stellung verbleiben sollten, fälschlicherweise hinunterfallen.
Diese Nachteile wurden durch eine Rückdrehsperre zu beheben versucht, welche den Anker des Schrittmotors, nachdem er die Endstellung überschritten hat, festhält. Obwohl auf diese Weise Verbesserungen möglich sind, zeigen derart ausgerüstete Zeichenmelder immer noch den Nachteil, dass ein zu starkes Überschwingen des Ankers über die Endstellung hinaus und damit ein fälschliches Hinunterfallen von Blättchen möglich ist. Ausserdem ist auch unter diesen Voraussetzungen die Ausgangslage des Ankers nicht genau festgelegt, indem sie von der Grösse des jeweiligen Impulsstromes abhängt.
Im Zusammenhang mit elektrischen Nebenuhren ist ferner eine Einrichtung bekannt geworden, bei deren Anwendung die obgenannten Mängel nicht auftreten, indem damit das Weiterdrehen des Schrittmotors kurz nach Überschreiten der Endstellung durch einen mechanischen Anschlag gesperrt wird. Diese als Fanghebel bekannte Einrichtung beruht auf der Wirkung der Trägheit, indem der Fanghebel während der Drehung des Ankers durch einen Nocken in die Sperrstellung bewegt wird, wo er infolge Trägheitswirkung verbleibt und den Anker durch Anschlag am Weiterdrehen hindert. Nachdem der Anker zur Ruhe gekommen ist, bewegt sich der Fanghebel durch Schwerkraftwirkung in die Ruhestellung und gibt den Anker für den nächsten Schritt wiederum frei.
Grundsätzlich könnten mit einer solchen Einrichtung auch die beschriebenen Schwierigkeiten bei den in Frage stehenden Zeichenmeldern behoben werden, aber die dort verlangte schnelle Schaltfolge verträgt sich schlecht mit der Anwendung von Trägheits- und Schwerkraftwirkungen.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht nun, die Vorteile einer Einrichtung, die den Schrittmotor in seiner Endstellung oder einer dieser Stellung eng benachbarten Stellung am Weiterdrehen hindert, auch auf Zeichenmelder mit schnell schaltenden Schrittmotoren anzuwenden. Sie betrifft einen optischen Zeichenmelder der genannten Art mit einer auf die Drehung der Trommel einwirkenden, die Bewegung dieser Trommel jeweils am Ende eines Bewegungsschrittes in der Vorwärtsrichtung begrenzenden beweglichen Fangeinrichtung. Dieser optische Zeichenmelder ist dadurch gekennzeichnet, dass diese Fangeinrichtung in mindestens einer ihrer Bewegungsrichtungen auf elektromagnetische Weise bewegt wird.
Die Erfindung wird nun anhand von drei Ausführungsbeispielen erklärt.
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Fig. 1 zeigt die schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines optischen Zeichenmelders.
Fig.2 zeigt von einem zweiten Ausführungsbeispiel die mit der Erfindung im direkten Zusammenhang stehenden Teile, wobei die in diesem Zusammenhang nicht interessierenden, bereits in Fig. 1 dargestellten und im ersten und zweiten Ausführungsbeispiel übereinstimmenden Teile weggelassen wurden.
Die Figuren 3 und 4 zeigen auf das zweite Ausführungsbeispiel bezügliche Schaltschemata.
Die Figur 5 zeigt die schematische Ansicht der wesentlichen Teile eines dritten Ausführungsbeispiels und Figur 6 ist die perspektivische Darstellung eines der in Figur 5 gezeigten Teile.
Der auf Figur 1 dargestellte Zeichenmelder besitzt einen elktromagnetischen Schrittmotor bekannter Bauart mit einer Spule 1 und einem einen Dauermagneten enthaltenden Drehanker 2. Sofern die Spule 1 von abwechselnd gepolten Stromimpulsen durchflossen wird, dreht sich der Anker 2 bei jedem Impuls um eine halbe Drehung. Der Anker treibt dabei mit seiner Verzahnung ein auf der Welle 10 sitzendes Zahnrad 3 an. Das mit dem Zahnrad 3 starr verbundene, auf der gleichen Welle sitzende Zahnrad 11 kämmt mit einem nur andeutungsweise dargestellten, auf der Welle 6 sitzenden Zahnrad, welches seinerseits starr mit der Trommel 4 verbunden ist.
Diese Trommel besteht aus zwei parallelen Scheiben, die in bekannter Weise an ihrem Umfang Löcher aufweisen, wobei in je zwei einander gegenüberliegenden Löchern ein Blättchen beweglich gelagert ist. Bei einer Drehung der Trommel im Gegenuhrzeigersinn gelangt jeweils eines der Blättchen unter den Anschlag 7, wo es in einer oberen Anzeigestellung zurückgehalten wird und bei Weiterdrehung der Trommel - wie mit der strichlierten Linie angedeutet - in eine untere Anzeigestellung fällt.
Die Blättchen tragen auf der Vorder- und Rückseite je einen Ober- und einen Unterteil eines Zeichens, wodurch von den beiden in der Anzeigestellung befindlichen, in einer Ebene liegenden Blättchen zusammen ein Zeichen angezeigt wird. Die Stellung der Trommel bestimmt dabei das angezeigte Zeichen.
Wird nun der Schrittmotor durch Impulse wechselnder Polarität gedreht, dreht die Trommel 4 ebenfalls und die Zeichen werden der Reihe nach angezeigt.
Die Übersetzungsverhältnisse der Zahnräder sind dabei derart gewählt, dass jeder halben Drehung des Ankers 2, d.h. jedem dem Schrittmotor zugeführten Impuls, das Herunterfallen eines Blättchens entspricht. Durch Abzählen der an den Schrittmotor abgegebenen Impulse kann somit ein beliebiges der auf den Blättchen angebrachten Zeichen angezeigt werden.
Um zu verhindern, dass nach einem beendeten Bewegungsschritt infolge der Trägheit der bewegten Teile die Trommel über das Ziel hinausdrehen kann und dadurch mehr Blättchen hinunterfallen können als erwünscht sind, ist ein mit den Zahnrädern 3 und 11 fest verbundenes und ebenfalls um die Achse 10 drehbares Sperrad 8 angeordnet, in welches eine Sperrklinke 9 eingreifen kann. Diese beiden Teile bilden zusammen ein die Bewegung der Trommel in der Vorwärtsrichtung hinderndes Zahngesperre.
Die Zähnezahl des Sperrades ist im Zusammenhang mit den verschiedenen Übersetzungen derart gewählt, dass das Sperrad pro Schritt des Motors um einen Zahn fortbewegt wird. Die Sperrklinke ist an der Achse 12 gelagert und wird in ihrer Ruhelage durch die Feder 13 an den Anschlag 14 gedrückt. Durch Erregung des Elektromagneten 15 kann sie entgegen der Wirkung der Kraft der Feder 13 in den Bereich des Sperrades 8 geschwenkt werden, so dass dieses Rad und damit alle bewegten Teile an der Weiterbewegung gehindert werden.
Die Spule des Elektromagneten muss nun bei Beginn eines jeden auf den Schrittmotor gegebenen Impulses erregt und nach beendetem Impuls wiederum stromlos gemacht werden, wobei die zeitlichen Verhältnisse derart aufeinander abgestimmt sein müssen, dass sich das Sperrad bereits um einen gewissen Betrag bewegt hat, wenn die Klinke das Rad berührt, und dass die Klinke vor Beginn des nächsten, dem Schrittmotor zugeführten Impulses sich wiederum vom Sperrad entfernt hat.
Sofern zwischen je zwei dem Schrittmotor zugeführten Impulsen eine Pause eingeschaltet wird, ist es möglich, die beiden Spulen des Schrittmotors und des Sperrmagneten in Serie oder parallel zu schalten, wodurch auf eine besondere Leitung zur Betätigung der Sperrklinke verzichtet werden kann.
Das zweite Ausführungsbeispiel, von dem die wichtigsten Teile in Figur 2 dargestellt sind, unterscheidet sich vom ersten in erster Linie durch den Umstand, dass hier die Sperrklinke 15 im Ruhezustand durch die Feder 16 an das Sperrad 8 gedrückt und durch Erregen des Elektromagneten 17 davon entfernt wird, so dass somit bei Erregung des Magneten eine Freigabe des Sperrades erfolgt. In diesem Fälle ist es somit notwendig, dass der Elektromagnet 17 immer etwas vor dem Schrittmotor erregt und bereits wieder aberregt werden muss, wenn sich das Sperrad in Bewegung gesetzt hat. Der Elektromagnet kann daher in diesem Falle nicht wie irn ersten Beispiel mit dem Schrittmotor in Serie oder parallel geschaltet werden.
Um jedoch auch in diesem Falle nicht eine besondere Leitung von einer Steuereinrichtung zum Zeichenmelder anordnen zu müssen, lässt sich eine Kombination mit dem Stromkreis der in der Folge beschriebenen Synchronisiereinrichtung erreichen. Der Zeichenmelder des vorliegenden zweiten Ausführungsbeispiels weist eine Synchronisiereinrichtung auf, welche aus der Sperrklinke 18, dem Sperrad 19 und dem Freigabemagneten 20 besteht.
Voraussetzung für eine solche Synchronisieranordnung ist die Wahl einer Übersetzung 1:1 zwischen dem Sperrad 19 und der auf Figur 2 nicht dargestellten Trommel mit den Blättchen, denn es ist notwendig, dass die Sperrklinke 18 immer in der gleichen Stellung der Trommel in die Kerbe der Sperrscheibe 19 einfällt. Sofern nun auf den Schrittmotor eine einer vollen Umdrehung der Trommel entsprechende Anzahl von Impulsen gegeben wird, tritt immer einmal der Zeitpunkt ein, in welchem sich die Kerbe der Sperrscheibe gegenüber der Sperrklinke 18 befindet. Die Sperrklinke 18 fällt dann ein und hindert den Motor trotz den weiter darauf gegebenen Impulsen am Weiterdrehen.
Eine Weiterbewegung der Trommel ist somit erst möglich, wenn der Freigabemagnet 20 zusammen mit dem Schrittmotor erregt wird. Durch Abzählen der vom Zeitpunkt der Erregung des Magneten 20 an auf den Schrittmotor gegebenen Impulse kann dann die Stellung der Trommel und damit das angezeigte Zeichen eindeutig beherrscht werden.
Da die beiden Elektromagnete 17 und 20 ähnliche Funktionen ausüben, können sie über dieselbe Ader betrieben werden, indem gemäss den beiden Figuren 3 oder 4 ein Gleichrichter- parallel oder in Serie zur Spule 20 geschaltet wird. Um eine richtige Zusammenarbeit der beiden Magnete zu erreichen, ist es notwendig, dass von
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,der nicht dargestellten Steuereinrichtung aus mit jedem auf den Schrittmotor gegebenen Impuls ein Impuls an die Klemmen KI und K2 gelegt wird, welcher kürzer ist als die Zeit die der Schrittmotor zur Ausführung eines Schrittes braucht. Die Polarität dieses Impulses muss derart gewählt werden, dass an der Klemme K1 Minus und an der Klemme K2 Plus liegt.
Wie aus den Figuren 3 und 4 hervorgeht, wird dann durch einen Gleichrichter die Spule 20 entweder kurzgeschlossen (Fig.3) oder unterbrochen (Fig.4). Unter dieser Voraussetzung wird bei jedem Impuls ausschliesslich der die Sperrklinke betätigende Magnet 17 erregt und führt - wie früher beschrieben - bei jedem Impuls eine Sperrung und eine Freigabe des Sperrades 8 herbei, während die Synchroni- sierfunktion der Sperrklinke 18 von diesen Impulsen nicht beeinträchtigt wird.
Soll nun im Anschluss an eine Sperrung der Organe durch die Sperrklinke 18 eine Freigabe erfolgen, wird von der nicht dargestellten Steuereinrichtung aus ein Impuls mit der Pluspolarität an der Klemme K1 und der Minuspolarität an der Klemme K2, d.h. mit einer gegenüber den früheren Impulsen umgekehrten Polarität angelegt. In diesem Fall werden beide Magnete (17 und 20) betätigt, da dann der Gleichrichter in der Sperrichtung beansprucht wird.
Auf die beschriebene Weise gelingt es somit, die drei Magnetspulen des Zeichenmelders über nur zwei individuelle Adern zu steuern. Unter bestimmten Voraussetzungen, die aber mit dem Gegenstand der Erfindung in keinem Zusammenhang stehen und daher nicht näher beschrieben werden, ist es möglich, die Magnete 17 und 20 mehrerer Zeichenmelder gemeinsam zu betätigen und damit die Zahl der individuellen Adern noch weiter zu vermindern.
In einem dritten Ausführungsbeispiel wird der abwechselnd gepolte Charakter der für den Antrieb des Schrittmotors verwendeten Impulse ausgenützt, um die Einrichtung zur Sperrung der bewegten Teile nach jedem Schritt zu betätigen. Die Sperreinrichtung besteht dabei aus zwei die Vorwärtsbewegung der Trommel hindernden Zahngesperren und enthält ein gepoltes, einen Dauermagneten aufweisendes System, wie es beispielsweise von Telephonweckern her bekannt ist. Wie aus der Figur 5 ersichtlich ist, sind zwei koaxiale Sperräder 21 vorhanden, deren Zähne gegeneinander versetzt sind. Solche Räder können beispielsweise in der Anordnung gemäss Fig. 1 anstelle des Sperrades 8 angeordnet werden.
Die Zähnezahl dieser Räder und die Übersetzungsverhältnisse zur Trommel sind dabei derart gewählt, dass sich jedes der Sperräder je um einen Zahn weiterbewegt, wenn auf den Schrittmotor zwei Impulse abwechselnder Polarität gegeben werden. Der Anker enthält einen Dauermagneten 22, dessen Magnetisierungsrichtung durch die Buchstaben N und S angegeben ist. Dieser Anker ist in Figur 6 perspektivisch dargestellt.
Da Magnetsysteme dieser Art allgemein bekannt sind, wird auch als bekannt vorausgesetzt, dass bei der Anlegung abwechselnd gepolter Impulse an die Spule 23, welche das Wechseln der Polarität der beiden Pole 24 und 25 bewirken, der Anker abwechslungsweise nach links und nach rechts gekippt wird. Dabei wird jeweils die Sperrklinke des einen Zahngesperres in den Bereich des zugehörigen Sperrades verschwenkt und die Sperrklinke des anderen Zahngesperres vom zugehörigen Sperrad entfernt.
In der in der Figur 5 gezeigten Lage sperrt die Klinke 26 das vordere Sperrad,- Bei Polaritätswechsel in der Spule 23 sperrt dagegen die Klinke 27 das hintere Sperrad. Die ganze Einrichtung wirkt somit derart, dass bei aufeinanderfolgenden Schritten der Trommel die beiden Sperräder mit den zugehörigen Sperrklinken abwechslungsweise zur Wirkung kommen. Bei passender gegenseitiger Abstimmung der Form des Ankers und der Anordnung der Zähne an den Sperrädern können sich wie leicht einzusehen ist - die Sperräder jeweils um eine halbe Zahnteilung weiterbewegen, wenn die Polarität des Stroms in der Spule 23 geändert wird, oder anders ausgedrückt, werden die Sperräder je um einen Zahn fortbewegt, wenn die Trommel zwei Schritte ausgeführt hat.
Sofern die Spule 1 des Schrittmotors mit der Spule 23 in Serie oder parallel geschaltet wird, bewegt sich somit bei jedem Schritt des Schrittmotors auch der Anker der Sperreinrichtung und bewirkt infolgedessen, dass sich die bewegten Teile des Zeichenmelders nicht über die Endstellung eines Schrittes hinausbewegen können. Anstelle der in Figur 5 dargestellten Anordnung ist auch eine ähnliche Einrichtung dieser Art denkbar, bei welcher nun ein einziges Sperrad vorhanden ist. Solche Sperreinrichtungen sind aus der Uhrentechnik unter der Bezeichnung (Ankergang bekannt.
Ausser den angeführten Beispielen bestehen natürlich noch andere Möglichkeiten, bewegliche Fangeinrichtungen, welche die Bewegungen der drehbaren Teile eines Zeichenmelders der beschriebenen Art in der Vorwärts- richtung begrenzen und die in mindestens einer Richtung in elektromagnetischer Weise bewegt werden, zu schaffen.