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Numerischer Zähler Die Erfindwig betrifft die numerischen Zähler,
welche in Zahlen die Winkelstellungen einer Eingangswelle ausdrücken können, welche
in einem sehr weiten z.B.
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10.000 Umdrehungen oder mehr umfassenden Winkelbereich schwanken können,
wobei diese Stellungen ihrerseits für äussere zu messende Daten kennzeichnend sind.
Von derartigen Zählern betrifft die Erfindung insbesondere solche, welche die gesählte
Zahl Jederzeit in Klarschrift anzeigen.
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Die Erfindung bezweckt insbesondere, derartige Zähler so auszubilden,
dass sie besser als bisher den verschiedenen Erfordernissen der Praxis entsprechen,
insbesondere hinsichtlich der Zahl der kennzeichnenden Ziffern (welche z.B, gleich
fnn" oder grösser ist), der Klarheit der Ablesung, der Schnelligkeit und der Betriebssicherheit.
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Hierfür enthält ein derartiger Zähler mit
einer Serie
von n nebeneinander angeordneten Trommeln mit parallelen Achsen, deren jede gleichmässig
auf ihren Umfang verteilt die Serie der zehn Ziffern von 0 bis 9 tragt, und einem
Getriebe, welches diesen Trommeln so zugeordnet ist, dass eine gegebene Verdrehung
der ersten Trommel der Serie zwangsläufig eine zehnmal langsamere Verdrehung der
zweiten Trommel und allgemeiner eine 10p-1-mal langsamere Drehung der Trommel der
Ordnung 2 (wobei 2 grosser als 1 und kleiner als n oder gleich n ist zur Folge hat,
erfindungsgemass ausserdem Mittel, welche jederzeit an der Ablesestelle des Zählers
an wenigstens einer der Trommeln, deren Ordnung grosser als 1 ist, die alleinige
in diesem Augenblick wirklich kennzeichnende Ziffer anzeigen, wobei diese Mittel
einen halbkreisförmigen undurchsichtigen Schirm, welcher von wenigstens jeder Trommel,
deren Ordnungszahl kleiner als n ist, getragen wird und sich über eine Hälfte des
Umfangs der Trommel erstreckt, welche vorzugsweise den Ziffern O bis 4 einschliesslich
oder den Ziffern 5 bis 9 einschliesslich entspricht ein Paar von festen lampen,
welche jeder Trommel zugeordnet und so angeordnet Sind dass die erste von ihnen
eine beliebige Ziffer der Trommel von ihrer mittleren Ablesestellung an bis in eine
um 180 gegenüber dieser verschobene Stellung und die zweite diese Ziffer von ihrer
um 180 in dem anderen Sinn gegenüber dieser mittleren Stellung verschobenen Stellung
an bis in diese mittlere Stellung beleuchtet, eine feste Photozelle, welche jeder
Trommel zugeordnet und so angeordnet ist, dass sie je nach der Winkelstellung des
von der Trommel getragenen undurchsichtigen Schirms, dessen kreisförmige Bahn zwischen
diesen letzteren Lampen und der Zelle hindurchgeht, beleuchtet wird oder nicht,
wobei diese letzteren Lampen vorzugsweise durch die Boden der beiden Lampen des
der gleichen Trommel zugeordneten Paares gebildet werden, wobei jedoch di.
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Zellen mit den sie beleuchtenden Lampen vertauscht werden können,
wenn diese letzteren von den die Ziffern beleuchtenden verschieden sind, und einen
elektrischen Stromkreis umfaeaen, welcher diese wenigstens jeder Trommel mit einer
Ordnungszahl von grösner als 1 zugeordneten Zellen und Lampen enthalt und so ausgebildet
ist, dass er jede einer Trommel mit der Ordnungszahl
zugeordnete
erste Lampe zur Beleuchtung einer Ziffer zum Aufleuchten und Jede dieser Trommel
zugeordnete zweite Lampe zur Beleuchtung einer Ziffer zum Erlöschen bringt, wenn
die der Trommel mit der Ordnungszahl 2 - 1 zugeordnete Zelle beleuchtet ist, während
er die erste Lampe zum Erloschen und die zweite Rampe zum Aufleuchten bringt, wenn
diese Zelle nicht beleuchtet ist.
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Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung
beispielshalber erläutert, und zwar im besonderen in ihrer Anwendung auf die Anzeige
der Zahlenwerte von funf kennzeichnenden Ziffern, welche Drücken in einer Maschine
zur Eichung von Präzisionsdruckmessern entsprechen.
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Fig. 1 zeigt schematisch einen erfindungsgemässen numerischen Zähler
mit Leuchtanzeige, welcher in seiner der Anzeige der Zahl 04999 entsprechenden Stellung
dargestellt ist.
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Fig. 2 und 3 zeigen schematische Teilansichten der Winkelstellungen
der ersten Trommel dieses Zählers int Augenblick des obergangs von der Zahl 04999
zu 05000 bzw. beim Ansteigen der Zahl 05000. fig. 4 und 5 zeigen eine Ausführungsform
eines derartigen Zahlers in Seitenansicht bzw. in Draufsicht unter Wegbrechung von
Teilen.
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Fig. 6 und 7 zeigen eine Einzelheit dieser Ausflhrungsform.von unten
bzw. von der Seite.
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Bei dem dargestellten Beispiel eines numeriechen Zähler mit ständiger
Anzeige und fuef kennzeichnenden Ziffern ist dieser Zähler 3.B. zur Messung eines
Drucke, welcher einen Höchstwert von 600 Bar erreichen kann, auf 1/100 Bar genau
bestimmt.
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Ein derartiges Beispiel entspricht einer Bestreichung von 60.000
Einheiten (oder Hundertstel Bar). Wenn daher die verschiedenen die 9;u zählenden
Zahlen bildenden Ziffern von den verschiedenen Trommeln einer Serie von Trommeln
getragen werden, welche fortschreitend mit verschiedenen, untereinander in einem
Verhältnis 10 stehenden Drehzahlnen angetrieben werden, muss die schnellste Trommel
mit einer Drehzahl
von 2000 Umdrehungen in der Minute laufen, wenn
der ganze Bereich in nur 3 Minuten bestrichen werden soll.
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Diese Drehzahl ist mit mechanischen Zählern mit "springenden Ziffern"
kaum zu verwirklichen, da die den Überträgen der Zehner entsprechenden Drehmomentänderungen
bei grossen Drehzahlen eine Anwendung unmöglich machen.
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Es ist vorgeschlagen worden, diese mechanischen Zähler durch elektronische
Impulszah"ler zu ersetzen.
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Diese sind jedoeh teuer und bieten den schweren Nachteil einer Möglichkeit
einer Verschiebung zwischen der zu messenden Angabe und der angezeigten Zahl, z.B.
infolge einer kurzzeitigen Stromunterbrechung, wobei diese Verschiebung von der
Bedienungsperson unbemerkt bleiben und dann eine gewisse Zahl ihrer Messungen falschen
kann.
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Der erfindungsgemässe Zähler ist rein mechanisch in dem Sinn, dass
er fünf Trommeln 11, 12, 13, 14 und 15 mit parallelen Achsen aufweist, welche nebeneinander
angeordnet sind und auf ihren Umfängen die gleichmässig verteilten zehn Ziffern
0 bis 9 tragen, wobei die erste fest mit einer Singangawolle 16 verbundene Trommel
1 ständig durch drei Zahnräder 17 (aus Nylon oder einem anderen Werkstoff) mit vier
anderen Trommeln so verbunden ist, dass jede Verdrehung der ersten Trommel 11/zehnmal
langsamere Verdrehungen der zweiten Trommel 12, hundertmal langsamere Verdrehungen
der dritten Trommel 13, tausendmal langsamere Verdrehungen der vierten Trommel 14
und zehntausendmal langsamere Verdrehungen der fünften Trommel 15 zur Folge hat.
Die Antriebsmomente bleiben daher in dem ganzen Meßbereich konstant, was die grossen
Drehzahlen der Welle 16 ermöglicht.
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Dies ist ein wesentlicher Vorteil.
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Die Ziffern "springen" jedoch nicht, und es ist selten, dass sie
getrennt an die Ablesestelle einer jeden Trommel kommen. Die Ziffern kommen meietens
paarweise an diese Stelle, und es muss bei jedem Paar festgestellt werden, welches
die abzulesende Ziffer ist. Dies ist verhältnismässig leicht, wenn eine der Ziffern
erheblich mehr Platz als die andere an dieser Stelle einnimmt, dies ist jedoch bedeutend
schwiriger, wenn sich die beiden Ziffern je etwa über die Hälfte dieser
Stelle
erstrecken.
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Die Erfindung hilft diesem Nachteil dadurch ab, dass sie eindeutig
jederzeit für wenigstens jede Trommel mit einer Ordnungszahl von grösser als 1 die
in diesem Augenblick abzulesende Ziffer erscheinen lasse.
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Hierfür trägt wenigstens jede Trommel, deren Ordnungszahl kleiner
als fünf ist, einen undurchsichtigen haibzylindrischen Schirm 18, welcher sich über
die Hälfte des Umfangs der Trommel erstreckt, z.B. die den Ziffern 5 bis 9 entsprechende
(siehe Pig. 1).
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Dieser Schirm ist axial gegenüber den von der Trommel getragenen
Ziffern so verschoben, dass er diese nicht abdeckt.
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Die Ziffern selbst sind durchsichtig oder durchscheinend und werden
von dem Innern der Trommel her durch Lampen beleuchtet.
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Von diesen Lampen sind bei jeder Trommel zwei vorhanden, nämlich
die Lampen 19 und 20 (Fig. 1, 6 und 7), welche an dem Gestell 21 des Zählers befestigt
sind. Die beiden Lampen ein und desselben Paares sind auf zwei gegeneinander um
eine zwanzigstel Drehung (18°) versetzten Halbmessern der entsprechenden Trommel
angeordnet.
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Die erste Lampe 19 eines jeden Paares, z.B. die rechte Lampe bei
der dargestellten Ausführungsform (bei welcher die Ziffern von links nach rechts
und von rechts nach links laufen), kann jede Ziffer von ihrer mittleren, auf die
Ablesestelle zentrierten Ablesestellung aus bis in eine um 180 nach rechts verschobene
Stellung beleuchten und richtig g*B. auf eine Mattglasscheibe 22 proJizieren Die
zweite Lampe 20 eines jeden Paares - hier die linke Lampe - kann jede Ziffer von
ihrer -um 180 nach linke gegenüber ihrer
mittleren Stellung aus bis in diese mittlere Stellung beleachten und projizieren.
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Damit bei der Beleuchtung einer Jeden Ziffer durch eine Lampe längs
ihres ganzen oben definierten Weges von 18° die Nachbarziffer bis zu ihrer Übernahme
von der anderen Lampe vollständing erloschen bleibt, sind ein erster radialer undurchsichtiger
zwischen den beiden Lampen
befestigter Schirm 23 und ein Kranz von
radialen undurchsichtigen Schirmen 24 vorgesehen, welche von der entsprechenden
rommel getragen werden, die verschiedenen Ziffern einfassen und sich bei der Drehung
der Trommel nacheinander auf den festen Schirm 23 einstellen können, wobei sie diesen
nahezu berühren.
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Ausserdem ist für wenigstens jede der vier ersten Trommeln eine feste
Photozelle 25 vorgesehen, welche in der radialen Verlangerung des festen schirms
23 in einer solchen Lage=angeordnet ist, dass sie von wenigstens einer der Lampen
19 und 20 je nach der Winkelstellung des undurchsichtigen Schirms 18, dessen Bahn
zwischen dieser Zelle und den Lampen hindurchgeht, beleuchtet wird oder nicht.
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Ein die wenigstens einer der Trommeln 12 bis 15 zugeordneten Zellen
25 und die Lampen 19 und 20 enthaltender Stromkreis ist so ausgebildet, dass er
die Lampe 19 einer jeden Trommel zum Aufleuchten und die entsprechende Lampe 20
zum Erlöschen bringt, wenn die der vorhergehenden Trommel zugeordnete Zelle nicht
erleuchtet ist, wahrend er bei jeder Trommel die Lampe 19 zum Erlöschen und die
Lampe 2P zum Aufleuchten bringt, wenn die Zelle der vorhergehenden Trommel beleuchtet
ist.
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Ein derartiger Zähler arbeitet folgender massen: Es sei angsnommen,
dass die beiden der Trommel 11 zugeordneten Lampen ständig leuchten, dass die ursprünglichen
Winkelstellungen der Trommeln die in Pig. 1 schematisch dargestellten sind, und
dass sich die erste Trommel ia dem Sinn des Pfeils F (ebense wie alle anderen aber
mit geringerer Geschwindigkeit) bewegt.
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Zu Anfang haben ie Winkelstellungen der Schirme 18 der verschiedenen
Trommeln folgende Folgen: - Die der Trommel 11 zugeordnete Zelle 25 ist nicht beleuchtet,
- das hierdurch bedingte Aufleuchten der alleingen der Trommel 12 zugeordneten Lampe
19 lässt die entsprechende Zelle 25 unbelichtet, - das hierdurch bewirkte Aufleuchten
der alleinigen der Trommel 13 zugeordneten Lampe 19 lässt die entsprechende
Zelle
25 unbelichtet, - das hierdurch bedingte Aufleuchten der alleinigen der Trommel
14 zugeordneten Lampe 19 belichtet die entsprechende Zelle 25, wodurch die der fünften
Trommel zugeordnete Lampe 20 zum Aufleuchten gebraucht wird.
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Die von den verschiedenen aufleuchtenden Lampen beleuchtete und von
dem Zähler angezeigte Zahl ist dann 04999.
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Diese Anzeige bleibt aufrechterhalten, bis die Trommel 11 in die
Nähe ihrer schematisch in Fig 2 dargestellten Winkelstellung kommt. Der Schirm 18
legt dieser Trommel 11 zugeordnete Lampe 20 frei, wodurch die entsprechende Zelle
25 beleuchtet wird.
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Dies hat die Vertauschung des Aufleuchtens der der Trommel 12 zugeordneten
Lampen 19-und 20, die Beleuchtung der entsprechenden Zelle 259 die Vertauschung
des Aufleulohtens der der Trommel 15 zugeordneten Lampen 19-und 20, die Beleuchtung
der entsprechenden Zelle 252 die Vertauschung des Aufleuchtens der der Trommel 14
zugeordneten Lampen 19 und 20, die Nichtbeleuchtung der entsprechenden Zelle 25
und die Vertauschung des Aufleuchtens der der Trommel 15 zugeordneten Lampen 19
und 20 zu Folge.
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Die neue sofort angezeigte Zahl ist dann 05000; Alle diese Beleuchtungsvertauschungen
erfolgen augenblicklich und gleichzeitig und werden durch die Bewegung der alleinigen
ersten Trommel 11 gesteuert. Insbesondere das zwischen den verschiedenen Trommeln
vorhandene mechanische Spiel, welches bei einer Umkehrung des Drehsinns der ersten
Trommel notwendigerweise aufgeholt werden muss, kann keinen Einfluss auf den relativen
Antrieb der Trommeln mit einer Ordnungszahl von grösser als 1 haben, da dieses Spiel
klein gegenüber der zur Änderung der Beleuchtung einer jeden Zelle erforderlichen
Verdrehung ist.
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Die vier ersten angezeigten Ziffern bleiben gleichen wthrend des
Rostes der halben Drehung der ersten' Trommel, während welcher diese nacheinander
die Ziffern 0, 1, 2,
3 und 4 mittels ihrer beiden Lampen anzeigt
(Fig. 3).
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Hierauf deckt der Schirm-18 von neuem die der ersten Trommel zugeordnete
Zelle 25 unmittelbar nach der Anzeige der Ziffer 5 durch diese Trommel ab, wodurch
das Aufleuchten der der zweiten Trommel zugeordneten Lampen 19 und 20 vertauscht
wird, ohne die entsprechende Anzeige zu ändern, da ja dann diese Trommel ihre 0
in der mittleren Ablesestellung zeigt, und die Anzeigen der anderen Trommeln werden
ebenfalls nicht verändert, da ja die Belichtung der zweiten Zelle nicht verändert
wird.
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Diese Beleuchtungsart bleibt bestehen, bis die erste Trommel von
neuem ihre Stellung der Fig. 2 einnimmt, wodurch das Aufleuchten der der zweiten
Trommel zugeordkneten Lampen 19 und 20 vertauscht und von dieser die Ziffer 1 anstelle
der 0 angezeigt wird, ohne dass die Anzeigen der anderen Ziffern verändert werden,
und so fort.
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Es ist zu bemerken, dass bei dieser Ausführungsform die an der ersten
Trommel gezeigten Ziffern nicht für die Anzeige ausgewählt werden, so dass hier
meistens zwei Ziffern gleichzeitig angezeigt werden.
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Dies ist für die Ablesung nicht sehr störend, da es sich nur um die
letzte Ziffer der abzulesenden Zahl handelt.
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Gemäss einer verbesserten Ausführungsabwandlung kann jedoch auch
diese Ungewissheit aufgehoben werden, wenn die Trommel 11 einen zweiten undurchsichtigen
halbzylindrischen nicht dargestellten Schirm trägt, welcher so gezackt oder ausgespart
ist, dass an seinem Umfang abwechselnd zehn sich je über einen Bogen von 180 erstreckende
undurchsichtige Abschnitte und zehn qich ebenfalls über 180 erstreckende Ausschnitte
oder Nuten erscheinen.
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Eine radial auf einer Seite dieses Schirms angeordnete feste Lampe
belichtet Je nach der Winkelstellung des Schirms und somit der Trommel eine auf
der anderen Seite angeordnete Zelle, oder nicht.
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Ein elektrischer Stromkreis wertet diese Belichtungen oder das Fehlen
der Belichtung aus, um abwechselnd die beiden der ersten Trommel zugeordneten Lampen
19 und 20
gemsss dem gleichen Prinzip wie bei den anderen Trommeln
zum Aufleuchten zu bringen Anders ausgedrückt, wenn eine Zunahme der abgelesenen
Zahl bei einem Vorbeilauf wachsender Ziffern von links nach rechts an der Ablesestelle
vorgesehen ist, wie auf der Zeichnung, ist es die linke Lape 20, welche während
der ersten Hälfte (erster Bogen von 180) des Anzeigevorbeilaufs einer jeden Ziffer
(d.h. von ihrer um 180 nach links ersohobenen Stellung bis in ihre mittlere Stellung)
zum Aufleuchten gebraoht wird, und die rechte Lampe 19 übernimmt die Beleuchtung
der zweiten Hälfte dieses Vorbeilaufs (zweiter Bogen von 180 bis zu der um 180 nach
rechts verschobenen Stellung). Dieses Vertauschen des Aufleuchtens erfolgt in einem
ersten ßinn zu den Zeitpunkt, an welchem sich die angezeigte Ziffer in ihrer mittleren
Ablesestellung befindet - wodurch die Anzeige in keiner Weise verandert wird - und
in den entgegengesetzten 8inn zu dem Zeitpunkt der Anzeigeabwechslung dieser Ziffer
durch die folgende.
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Aus der dargestellten bevorzugten Ausführungsform geht noch folgendes
hervor.
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Die verschiedenen Trommeln haben die Form von an einem Wellenende
angebrachten Blütenkronen oder Stulpen (Fig. 4), wobei die entsprechenden Blütenblätter
durch die undurchsichtigen radialen Wände 24 gebildet werden, welche an ihren Enden
durch eine Scheibe 26 verstrebt sind.
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Jede Trommel ist vorzugsweise aus einem einzigen Stück geformt, wobei
die Kerne zur Bildung des mittleren Hohlraums bzw. der radialen Öffnungen axial
in zwei entgegengesetzten Richtungen ausgeformt werden.
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Die durchsichtigen Ziffern werden von auf die Trommeln aufgewickelten
photographischen Streifen 27 getragen.
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Die Mattglasscheibe 22 ist auf ihrer den Trommeln zugewandten Seite
gemäss einspringenden Zylinderflächen 28 ausgeschnitten, deren Porm zu der der mit
ihren Streifen 27 besetzten Trommeln komplementär ist, und diese einspringenden
Flächen sind matt geschliffen und empfangen die Bilder der zu beobachtenden Ziffern.
Diese Maßnahme verhindert eine
Verformung der Ziffern bei ihrer
Projektion.
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Die Lampen 19 und 20 werden durch zu der Achse der Trommeln parallele
längliche Glühlampen gebildet (Fig. 7), was gestattet, ihren grössten Teil für die
Beleuchtung dor anzuzeigenden Ziffern und nur eines ihrer Enden für die etwaige
Beleuchtung der zugeordneten Zelle zu benutzen.
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Schliesslich zeigt Fig. 4 in einer undurchsichtigen Schutzplatte
30 ausgeschnittene rechteckige Ablesefenster 29.-Die von dem obigen Zähler angezeigten
Zahlen können leicht durch ein Digitalverfahren ziffernweise fernübertragen werden.
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Hierfür wird insbesondere jede Troflol mit einer Scheibe mit fünf
konzentrischen Bahnen gekuppelt, deren jede eine Folge von undurchsichtigen und
durchsichtigen Zonen aufweist, welche die Lichtverbindung zwischen einer auf einer
Seite der Scheibe angeordneten-festen Lampe und einen Paar von festen nebeneinander
auf dem gleichen Kreisbogen auf der anderen Seite der Scheibe angeordneten Zellen
unterbrechen oder herstellen.
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Die vier ersten Bahnen ergeben vier binäre Informationen welche z.B.
je in den Vorhandensein oder den Fehlen einea stroms in einem Draht bestehen), deren
Verteilung, welche eine Funktion der Winkelstellung der Scheibe iat, in an sich
bekannter Weise eine dor Ziffern von 0 bis 9 darstellt.
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Die fünfte Bahn besteht aus einer vollständig undurchsichtigen Hälfte
und einer vollständig durchsichtigen Hälfte und erfüllt die gleiche Aufgabe, welche
erfindungsgemäss von den Oben genannten Schirmen 18 erfüllt wir Anders ausgedrückt,
je nachdem, ob die der fünften Bahn der Scheibe der Ordnung p - 1 (wobei p eine
ganze Zahl ist, welche grösser als 1 ist) zugeordnete Zelle beleuchtet- ist oder
nicht, wird die eine oder die andere der beiden Zellen eines jeden den Bahnen der
Scheibe der Ordnung p zugeordneten Paares für eine etwaige Beleuchtung zum Zwecke
einer digitalen Ubertragung empfindlich gemacht.
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Diese Maßnahme gestattet, die Nutzlichtbundel augenblicklich und
eindeutig im Augenblick eines Ziffernwechsels
zu versohieben und
eo jede Zweideutigkeit über den wahren Wert einer jeden in jedem Augenblick zu übertragenden
Ziffer aufzuheben.
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Der erfindungsgemässe Zähler besitzt gegenüber den bekannten Zählern
dieser Art zahlreiche Vorteile, insbesondere folgende: - Die grosse Zahl der angezeigten
kennseichnenden Ziffern; - die Klarheit der Ablesung der angezeigten Zahl; - den
kräftigen Aufbau und das schnelle Arbeiten', wobei beim Übertrag der Zehner kein
grösseres Drehmoment entsteht; - die Betriebssicherheit, da kein Verschiebungsfehler
zu befürchten ist.
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Die Erfindung kann natürlich abgewandelt werden. So können die zur
Beleuchtung der Ziffern und der Zelle einer jeden Trommel bestimmten Lampen verschieden
sein, anstatt zusammenzufallen, wie bei der dargestellten Ausführungsform.
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Die Rollen der Zellen 25 und der sie .beleuchtenden Lichtquellen
19, 20 können vertauscht werden (wie bei der besonderen für eine digitale Ubertragung
betrachteten Anwendung).
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Die zwischen den Lampen und den Zellen radial angeordneten halbzylindrischen
Schirme 18 können durch ebene ringformige Schirme ersetzt werden, welche axial zwischen
diesen Lampen und den Zellen angeordnet sind (wie bei der besonderen Anwendung für
eine digitale Ubertragung).
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Die von den Trommeln gezeigten aufeinanderfolgenden Ziffern können
lotrecht vorbeilaufen (von oben nach unten oder von unten nach oben), anstatt waagerecht,
wie bei der oben beschriebenen Ausflhrung.
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Die mittels eines derartigen Zählers zu messende Grösse braucht kein
Druck zu sein, sondern kann ein beliebiger in eine Verdrehung einer Welle wnformbarer
Parameter sein.