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Elektromechanisches Zählwerk
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Die Erfindung betrifft ein elektromechanisches Zählwerk nach dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
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Solche Zahlwerke haben verhältnismäßig große Abmessungen, so daß hinsichtlich
einer einfachen Montage in der Regel keine Probleme auftreten. Die Bauteile des
Zählwerkes lassen sich infolge ihrer großen Ausbildung leicht in das Gehäuse einbauen.
Außerdem können sie verhältnismäßig robust ausgebildet und rüttel- und stoßfest
im Gehäuse montiert werden, so daß die in das Zählwerk einlaufenden Impulse genau
gezählt werden können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zählwerk mit sehr kleinen
Außenabmessungen zu schaffen, das als Massenartikel äußerst preisgünstig hergestellt
werden kann und sich einfach montieren läßt. Außerdem soll es trotz seiner sehr
kleinen Abmessung eine genaue und zuverlässige Impulszählung gewährleisten, rüttel-
und stoßfest sein und einen sehr kleinen Energiebedarf haben.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit dem kennzeichnenden Teil des
Anspruches 1 gelöst.
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Bei dem erfindungsgemäßen Zählwerk kann der Elektromagnet sehr einfach
vollautomatisch vormontiert werden. Auf den Eisenkernlassen sich in einfacher Weise
die Spule und die beiden Magnetjoche befestigen. Anschließend kann der Elektromagnet
als vormontierte Baueinheit einfach in das Gehäuse eingebaut werden. Der Eisenkeln
t nicht nur als Lagerteil für die beiden Magnetjoche u-nd die Spule, sondern gleichzeitig
auch als Halterungsteil, mit dem der gesamte Elektromagnet im Gehäuse gehalten werden
kann. Die als Rastglieder ausgebildeten Eisenkernenden werden lediglich in die Rastöffnungen
des Gehäuses eingerastet, so daß keine weiteren Nontageschritte zur Halterung des
Elektromagneten im Gehäuse erforderlich sind. Infolge der Rastverbindung ist der
Elektromagnet fest im Gehäuse gehaltert, so daß er auch durch stärkere Erschütterungen
oder Stöße seine Einbaulage nicht verändert. Dadurch ist gewährleistet, daß die
in das Zählwerk eingehenden Impulse zuverlässig gezählt werden.
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Vorteilhaft sind auch der Schalt anker und/oder die Achse der Zahlenrollen
durch Rastverbindung im Gehäuse gehaltert, so daß auch diese Bauteile trotz'ihrer
kleinen Abmessungen sehr einfach montiert und sicher in ihrer Einbaulage im Gehäuse
gehalten werden können.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen,
der Beschreibung und den Zeichnungen.
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Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles
näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 in Rückansicht ein erfindungsgemäßes Zählwerk,
Fig. 2 eine Ansicht längs der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 einen Teil des Zählwerkes
mit Zahlenrollen und Zahnrädern eines Schalttriebes.
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Das Zählwerk hat einen elektromechanischen Antrieb und weist sehr
kleine Abmessungen auf. Bei einer beispielhaften Ausführungsform hat das Zählwerk
eine Dicke von 11 mm, eine Breite von 20 mm und eine Höhe von 34 mm.
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Das Zählwerk wird vorzugsweise als Wärme zähler zur Messung der Wärmemenge
bei Heizungen eingesetzt. Hierfür ist das Zählwerk aufgrund seiner sehr kleinen
Abmessungen hervorragend geeignet, da es nur einen sehr geringen Einbauraum benötigt.
Trotz dieser kleinen Ausbildung arbeitet das Zählwerk äußerst zuverlässig,.ist rüttel-
und stoßfest und hat nur eine äußerst geringe Leistungsaufnahme. Das Zählwerk kann
dadurch mittels Batterien betrieben werden, die infolge der geringen Leistungsaufnahme
eine große Impulszahl gewährleisten.
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Das Zählwerk hat ein Gehäuse 1, in dem in der oberen Hälfte Zahlenrollen
2 und in der unteren Hälfte ein Antrieb 3 für die Zahlenrollen untergebracht ist.
Die Zahlenrollen 2 sitzen drehbar auf einer Achse 4, deren beide Enden in einander
gegenüberliegenden Seitenwänden 5, 6 des Gehäuses gelagert sind (Fig. 3). Die in
Fig. 3 linke Zahlenrolle 2
trägt auf ihrer der Gehäuseseitenwand
6 zugewandten Seite ein Schaltrad 7, das vorzugsweise einstückig mit der Zahlenrolle
ausgebildet ist und an der Gehäuseseitenwand 6 an ffiadurch kann das Schaltrad 7
einwandfrei mittels eines Schaltankers 9 gedreht werden, der in das Schaltrad eingreift
und mit dem Antrieb 3 verbunden ist. Jede Zahlenrolle 2 sitzt mit einem Nabenteil
1o auf der Achse 4. Auf ihrer dem Schaltrad 7 zugewandten Seite haben die Zahlenrollen
2, bis auf die unmittelbar mit dem Schaltrad verbundene Zahlenrolle, jeweils ein
Zahnrad 11, das vorzugsweise einstückig mit der zugehörigen Zahlenrolle ausgebildet
ist, Benachbarte Zahlenrollen liegen-über ihre Nabenteile 1o aneinander und tragen
an ihrem Umfang Ziffern von 0 bis 9. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind vier
Zahlenrollen 2 vorgesehen, die jeweils einer Zehnerdekade entsprechen. Je nach Einsatzzweck
des Zählwerkes kann selbstverständlich auch eine andere Zahl von Zahlenrollen auf
der Achse 4 vorgesehen sein. Bis auf die in Fig. 3 rechte Zahlenrolle weist jede
Zahlenrolle axial vorstehende Nasen 12 auf, die auf der vom Schaltrad 7 abgewandten
Seite der Zahlenrollen vorgesehen sind.
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Im Bereich unterhalb der Achse 4 der Zahlenrollen 2 ist ein Schalttrieb
14 mit Zahnrädern 13 vorgesehen, die in die Zahnräder 11 der Zahlenrollen 2 eingreifen.
Lediglich für die mit dem Schaltrad 7 verbundene Zahlenrolle 2 ist kein Zahnrad
13 vorgesehen. Sämtliche Zahnräder 13 sitzen auf einer gemeinsamen Achse 15, die
parallel zur Achse 4 der Zahlenrollen 2 liegt und mit ihren Enden ebenfalls in den
Gehäuseseitenwänden 5, 6 gelagert ist. Die Nasen 12 der Zahlenrollen 2 kommen dann,
wenn in einem 1a Fenster/des GehRuses 1 die Ziffer 9 der zugehörigen Zahlenrolle
2 erscheint, mit dem Zahnrad 13 des
Schalttriebes 14 der benachbarten
Zahlenrolle in-Eingriff, wodurch beim Weiterschalten dieser Zahlenrolle das Zahnrad
13 gedreht und dadurch die benachbarte Zahlenrolle um eine Ziffer weiter-geschaltet
wird. Nach jeder erneuten vollständigen Umdrehung der Zahlenrolle kommen die Nasen
12 in Eingriff mit dem Zahnrad 13 der benachbarten Zahlenrolle, die dann jeweils
um einen Schritt weitergedreht wird.
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Die Zahlenrollen 2, das Schaltrad 7 und die Zahnräder 13 des Schalttriebes
14 bestehen vorzugsweise aus Kunststoff, so daß sie sehr kostengünstig hergestellt
werden können.
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Der Antrieb 3 eist eine Spule 16 auf, die auf einem Magnet-bzw.Eisenkern
17 sitt.ie freien Enden 18 des Magnetkerns, von denen in Fig. 1 nur das eine Ende
dargestellt ist, sind durch Rastung in den Gehäuseseitenwänden 5, 6 gehalten. Hierfür
sind in den Gehäuseseitenwänden Rastöffnungen 19, 20 vorgesehen, die in Einschubrichtung
des Magnetkerns 17 verlaufende Einlaufschrägen 21 bis 23 aufweisen. In Fig. 1 sind
nur die Einlaufschrägen für die Rastöffnung 20 dargestellt. Die beiden Einlaufschrägen
21, 23 liegen einander gegenüber und sind durch die Einlaufschräge 22 miteinander
verbunden. Infolge der Einlaufschrägen ist eine sehr einfache Montage des Magnetkerns
17 möglich, der nur in die Rastöffnungen 19, 20 gedrückt werden muß. Infolge der
Einlaufschrägen werden die Gehäuseseitenwände 5, 6 elastisch nach außen gebogen,
bis die freien Enden 18 in Halteöffnungen 24 einrasten, die als Bohrungen in den
Gehäuseseitenwänden 5, 6 ausgebildet sind. Die Gehäuseseitenwände federn dann wieder
in ihre Ausgangslage zurück, so daß der Magnetkern 17 formschlüssig gegen Herausziehen
aus den Rastöffnungen 19, 20 gesichert ist. Die Halteöffnungen 24 der beiden Rastöffnungen
gehen in einen verbreiterten öffnungsabschnitt 25 über, der
in
Richtung auf die Innenseite 26, 27 der Gehäuseseitenwände 5, 6 offen ist. Zwei Magnetjoche
29, 30 sitzen jeweils auf einem im Durchmesser verringerten Abschnitt 31 des Magnetkerns
17 zu beiden Seiten der Spule 16. Die beiden Magnetjoche sind plattenförmig ausgebildet
und, wie Fig. 2 für das Magnetjoch 30 zeigt, vom Magnetkern 17 aus in ihrer Breite
verjüngt ausgebildet. Jedes Magnetjoch hat einen senkrecht zu den Gehäuseseitenwänden
5, 6 liegendenSchenkel 31, 32, der sich im wesentlichen über den gesamten Abstand
zwischen den beiden Gehäuseseitenwänden 5, 6 erstreckt (Fig. 1). Die beiden Magnetjochschenkel
31> 32 2 liegen derart versetzt zueinander (Fig. 2), daß zwischen ihnen ein Drehanker
33 angeordnet werden kann.
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Die genaue Stellung der Magnetjochschenkel 31, 32 wird durch Anschläge
28, 28' erreicht, die im Gehäuse angespritzt sind und an denen die beiden Magnetjochschenkel
zur Anlage kommen.
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Der Drehanker 33 ist plattenförmig ausgebildet und an seinen parallel
zu den Gehäuseseitenwänden 5, 6 liegenden Rändern 34, 35 mit jeweils einem vorstehenden
Ansatzstück 36, 37 versehen, das mittig zu den Rändern liegt und in ein Achsstück
38, 39 übergeht. Die Ränder 34, 35 des Drehankers 33 liegen, senkrecht zur Achse
des Magnetkerns 17 gesehen (Fig. 1), mit Abstand von den beiden Magnetjochen 29,
30. In Ruhestellung liegt der Drehanker 33 mit geringem Abstand den Magnetjochschenkeln
31, 32 gegenüber (Fig. 2), die auf einander gegenüberliegenden Seiten des Drehankers
angeordnet sind. Der plattenförmige Drehanker 33 ist als zweiarmiger Hebel ausgebildet,
dessen Drehachse 40 in halber Höhe des Drehankers liegt. Da die Drehachse in der
Mitte des Drehankers angeordnet ist, haben Stöße oder Prellschläge auf das Zählwerk
keinen Einfluß auf die Drehkraft des Drehankers, so daß eine zuverlässige Schaltung
und Impulszahlmessung gewährleistet ist.
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Der Drehanker 33 mit den Ansatzstücken 36, 37 und den Achsstücken
38, 39 ist einstückig ausgebildet, so daß der Drehanker nicht in mehreren Montageschritten
zusammengebaut werden muß. Er läßt sich dadurch sehr preiswert herstellen, und die
Montage des Zählwerkes wird dadurch wesentlich vereinfacht. Der Drehanker kann darüber
hinaus sehr einfach über eine Rastverbindu-ng im Gehäuse 1 montiert werden. Die
mittig liegenden und seitlich überstehenden Achsstücke 38, 39 des Drehankers 33
werden in Rastöffnungen 41, 42 in den Gehäuseseitenwänden 5, 6 eingerastet. Die
Rastöffnungen haben, wie dies für die Rastöffnung 42 dargestellt ist, wiederum Einlaufschrägen
43 bis 45, von denen die Einlaufschrägen 43, 45 einander gegenüberliegen und durch
die Einlaufschräge 44 miteinander verbunden sind. Bei Eindrücken der Achsstücke
38, 39 in die Rastöffnungen werden die Gehäuseseitenwände 5, 6 infolge der schräg
nach innen gerichteten Einlaufschrägen elastisch auseinandergebogen, bis die Achsstücke
in Halteöffnungen 46 der Rastöffnungen eingreifen können Dann federn die Gehäuseseitenwände
wieder in ihre Ausgangslage zurück und sichern die Achsstücke formschlüssig in den
Rastöffnungen.
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Das vom Magnetkern 17 abgewandte Ende des Drehankers 33 greift in
eine Ausnehmung 47 des Schaltankers 9 ein, der auf einer gehäusefesten Achse 48
schwenkbar gelagert ist.
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Die beiden Magnetjochschenkel 31, 32 haben rechteckigen Querschnitt
und erstrecken sich im wesentlichen über den Abstand zwischen den beiden Gehäuseseitenwänden
5, 6.
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Ihre eine Längsseite 49, 50 liegt unter Bildung eines nur sehr kleinen
Luftspaltes 51, 52 den gegenüberliegenden AuRenseiten des Drehankers 33 gegenüber
(Fig. 2). Infolge der sehr kleinen Luftspalte 51, 52 und der durch die Längsseite
49, 50 gebildeten großen Polflächen ist zum Betrieb des Zählwerkes nur eine kleine
Amperewindungszahl und damit eine sehr geringe Leistungsaufnahme notwendig. Der
Schaltanker 9
ist in Richtung auf seine in Fig. 2 durch ausgezogene
Linien dargestellte Ausgangslage durch eine (nicht dargestellte) Rückzugfeder belastet,
deren Federspannung infolge der großen Stoßfestigkeit des Zählwerkes sehr klein
gehalten werden kann. Dies trägt in vorteilhafter Weise zu der nur geringen Leistungsaufnahme
des Zählwerkes bei.
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Sobald der aus der Spule 16, dem Magnetkern 17 und den Magnetjochen
29, 3o bestehende Elektromagnet 53, der über Anschlüsse 54, 55 mit der Stromquelle
verbunden ist, erregt wird, wird der Drehanker 33 in die in Fig. 2 durch gestrichelte
Linien angegebene Lage um die Achse 4o geschwenkt. Die beiden Nagnetjochschenkel
31, 32 liegen beiderseits der Drehachse 40 (Fig. 2), so daß der Drehanker mit nur
geringen Kräften zuverlässig gedreht werden kann. Hierbei wird auch der Schaltanker
9 infolge des Eingriffes des Drehankers 33 in die Ausnehmung 47 in die in Fig. 1
durch gestrichelte Linien angegebene Lage entgegen der Kraft der Rückzugfeder in
Richtu-ng auf das Schaltrad 7 geschwenkt. Hierbei gelangt eine Schaltklinke 56 in
Eingriff mit dem Schaltrad 7 und dreht es um einen halben Schritt ableiter. Unmittelbar
nach dem Schaltimpuls und dem Weiterschalten des Schaltrades 7 dreht der Drehanker
33 unter der -Kraft der Rückzugfeder wieder in seine Ausgangslage (ausgezogene Linien
in Fig. 2) zurück. Hierbei kommt die andere Schaltklinke 57 des Schalt ankers mit
dem Schaltrad 7 in Eingriff und dreht es um einen weiteren halben Schritt. Die fest
mit dem Schaltrad 7 verbundene Zahlenrolle 2 wird durch die zwei Halbschrittschaltungen
um eine Ziffer weitergedreht.
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Das Zählwerk ist montage- und fertigungsgünstig ausgebildet und ermöglicht
dadurch eine schnelle und einfache Montage. Der aus der Spule 16, dem Magnetkern
17 und den
beiden Magnetjochen 29, 30 bestehende Elektromagnet
53 beispielsweise kann vollautomatisch montiert werden.
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Die so vormontierte Baugruppe wird dann lediglich in der oben beschriebenen
Weise in das Gehäuse 1 eingerastet. Auch der Drehanker 33 läßt sich einfach durch
Einrasten in die Rastöffnungen 41, 42 im Gehäuse 1 befestigen. Schließlich kann
auch die Achse 4 mit den Zahlenrollen 2 in das Gehäuse 1 eingerastet werden.
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Zum Zusammenbau des Zählwerkes sind dadurch nur einfache Montageschritte
notwendig, die auch von ungeübten Kräften zuverlässig durchgeführt werden können,
sö daß das Zählwerk sehr preisgünstig hergestellt werden kann. Trotz seines einfachen
Aufbaues und seiner sehr kleinen Abmessungen arbeitet es einwandfrei, ist rüttel-und
stoßfest und benötigt nur eine geringe Leistungsaufnahme. Dadurch ist das Zählwerk
vorteilhaft für Batteriebetrieb geeignet.
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Damit die Zahlenrollen 2 auch auf Null zurückgestellt werden können,
lassen sich die Zahnräder 13 des Schalttriebes 14 in eine Außer-eingriffstellung
verstellen.
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Hierzu ist die Achse 15 gegen die Kraft von-Federn 58, 59 in länglichen
Öffnungen 60, 61 in den Gehäuseseitenwänden 5, 6 verschiebbar.| Damit kann eine
Nullstellung der Zahlenrollen 2 durchgeführt werden. Mit Hilfe eines einfachen Rasthebels
wird jede Zahlenrolle so weit verd-reht, bis die Zahl O erscheint. Der Schalttrieb
13 wird dabei jeweils so weit außer Eingriff gedrückt, daß er über den Zahnkranz
11 hinweg ratscht.