DE2319566C3 - Elektromagnetische Rückstellvorrichtung für Ziffernrollen eines Zählwerks - Google Patents

Description

40

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Rückstellvorrichtung für Ziffernrollen eines Zählwerks mit Rückstellelementen, die mit dem Anker des Elektromagneten in Wirkverbindung stehen und bei Betätigung der Rückstellvorrichtung auf die Ziffernrollen einwirken.

Bei bekannten Zählwerken umfaßt die Rückstellvorrichtung beispielsweise an den Ziffernrollen angebrachte Herzkurven, auf die ein von einem Rückstell-Elektromagneten angetriebenes Rückstellglied mittels eines Rückstellfingers einwirkt, wenn der Rückstellmagnet erregt wird. Die Verbindung zwischen dem Anker des Rückstellmagneten und dem Rückstellglied erfolgt dabei üblicherweise über Zugstangen und über einfache Hebel. Zugstangen und Hebel stellen dabei einfache Getriebe mit konstantem Übersetzungsverhältnis dar.

Ein Nachteil solcher und auch anderer bekannter Rückstellvorrichtungen besteht dabei darin, daß in jedem Fall die notwendigerweise zwischen dem elektromagnetischen Antrieb und den Ziffernrollen eingeschalteten Getriebe solche Getriebe mit konstantem Übersetzungsverhältnis sind. Die Ziffernrollen benötigen abeir für die Rückstellung in der Regel je nach ihrer Stellung und somit auch im Laufe ihrer Rückstellung eine unterschiedliche Kraft. Dies beruht teilweise auf der Ausbildung der Herzkurven, andererseits aber auch auf Federkräften, die beispielsweise zur Rückbewegung der Rückstellglieder vorgesehen sind. Vor allem ist aber die zur Verfugung stehende Magnetkraft nicht konstant Sie ändert sich z. B. bei einem Rückstellniagneten in sehr starkem Maße mit dem Ankerhub bzw. mit der Größe des Luftspaltes zwischen Magneikern und Magnetanker. Da dieser Anstieg der Magnetkraft mit kleiner werdendem Luftspalt auch nicht linear, sondern vielmehr potenzartig erfolgt, haben in jedem Fall die Magnetkraftkurve, d. h, die auf den Ämter wirkende Kraft in Abhängigkeit von dem Luftspalt, und die Kraftbedarfskurve für die Rückstellung, d. h.. die für die Rückstellung der Ziffernrollen notwendige Kraft in Abhängigkeit von der dem Luftspalt entsprechenden Relativstellung der Ziffernrollen, nicht den gleichen Verlauf. Es ist in vielen Fällen sogar so. daß in dem Moment in dem die größte Magnetkraft zur Verfugung steht,' die kleinste Kraft für die Rückstellung benötigt wird.' Die Folge vor, dem unterschiedlichen Verlauf der Magnetkraftkurve und der Kraftbedarfskurve für die Rückstellung ist, daß der Rückstellmagnet erheblich, oft drei- bis vierfach überdimensioniert werden muß. Dies äußert sich nachteilig in einem großen Platzbedarf und einer hohen Leistungsaufnahme der Rückstellmagneten, die zu einer unerwünschten Erwärmung des gcsan'.ten Zählwerkes führt, und in einem sehr ruckartig verlaufenden Rückstellen der Ziffernrollen, was leicht zu Prellungen und Beschädigungen führen kann.

Es ist von der Anmelderin bereits versucht worden, die Kraftbedarfskurve für die Rückstellung der Magnetkraftkurve dadurch anzupassen, daß die Herzkurven der Ziffernrollen in entsprechender Weise ausgebildet werden. Dies führt jedoch insbesondere bei kleinen Ziffernrollen auf Grund der dabei rii-hfoeherrschbaren Reibungsverhältnisse und der dabei auftretenden hohen Flächenpressungen zu keinem befriedigenden Ergebnis. Insbesondere besteht eine solche grundsätzliche Möglichkeit aber auch nur für Ziffernrollen mit Herzaußenkurven, d.h. für Herzkurven, auf die ein Rückstellfinger von außen in Richtung auf die Ziffernrollenachse einwirkt. Bei Herzinnenkurven, also bei Herzkurven, bei denen ein Rückstellfinger auf die Herzkurven in radialer Richtung der Ziffernrollen nach außen einwirkt, ist eine derartige Lösungsmöglichkeil sowieso nicht vorhanden. Bei Herzinnenkurven, deren Verwendung viele Vorteile aufweist, ist nämlich der Kräftebedarf zu Beginn der Rückstellung - wenn also der Luftspalt zwischen MagnetanKer und Magnetkern am größten und somit die Magnetkraft am kleinsten ist — am größten. Hierbei läuft die Steigung der Magnetkraftkurve also genau entgegengesetzt der Kraftbedarfskurve für die Rückstellung, so daß eine Angleichung der beiden Kurven durch eine besondere Form der Herzkurven ausgeschlossen ist.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die angeführten Nachteile der bekannten Rückstellvorrichtungen zu überwinden, d. h. also, eine Rückstellvorrichtung zu schaffen, bei der die Rückstellmagnete kleiner gehalten werden können und eine geringere Leistungsaufnahme benötigen, wodurch sich auch ein sichererer und schonenderer Verlauf der Rückstellung ergibt.

Dies Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Bewegung des Ankers über ein Getriebe mit veränderlichem Übersetzungsverhältnis auf die Rückstellelemente übertragen wird, wobei das Getriebe dergestalt ausgelegt ist, daß der Verlauf der Kraftbedarfskurve für die Rückstellung dem Verlauf der Magnetkraftkurve angepaßt ist. Hierdurch wird erstmalig eine zuverlässig funktionierende Anpassung der Kraftbedarfskurve einer Rückstellvorrichtung an die Magnet-

fcraftkurve erreicht. Dabei kann ein solches Getriebe jür die verschiedensten Arten von Rückstellvorriehtungen, seien es solche mit Innenherzkurven oder mit ^üßenherzkurven, mit Antrieb durch einen Rückstellnagneten oder auch durch einen anderen motorischen Antrieb, verwendet werden.

Es ist zwar bereits seit langem ein Zählwerk bekannt JDT-PS 11 01 030), bei dem zum Antrieb der Ziffernrollen die Bewegung des Ankers des Amriebsmagnetc-n iber ein Wälzhebelgetriebe auf die Ziffernrollen überfragen wird, wobei das ungleichmäßig verlaufende Drehmoment des Ankers durch entsprechende Formen <(er Wälzhebel dem Energiebedarf zur Weiterschaltung 4er Ziffernrollen angepaßt ist. Jedoch wird auch bei diesen Zählwerken für die elektromagnetische Rück-Stellung der Ziffernrollen ein überdimensionierter Rückstellmagnet benötigt, da für die Rückstellung keine Anpassung der Kraftbedarfskurve und der Magnetkraftkurve durchgeführt ist. Eine solche Anpassung ist durch dieses bekannte Zählwerk ganz offensichtlich auch nicht nahegelegt worden.

Eine zweckmäßige, preisgünstige Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß das Getriebe ein Wälzhebelgetriebe mit einem Abwälzprofil ist. das durch seine Ausbildung die Anpassung der Kraftbedarfskurve an die Magnetkraftkurve bewirkt. Dies kann in vorteilhafter Weise dadurch bewirkt werden, daß ein vom Magnetanker eines Elektromagneten angetriebenes verschwenkbares Koppelglied und ein verschwenkbares Rückstellglied über das Abwälzprofil aufeinander einwirken.

Eine weitere vorteilhafte erfindungsgemäße Ausgestaltung, die eine weitere Vereinfachung und eine Einsparung von Teilen mit sich bringt, besteht darin, daß der Magnetanker eines Elektromagneten direkt über das Abwälzprofil auf ein verschwenkbares Rückstellglied dergestalt einwirkt, daß die Kraftbedarfskurve der Magnetkraftkurve entspricht.

Die Er^findung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 ein schematisches Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Rückstellvorrichtung und

F i g. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der Erfindung.

Die dargestellte Rückstellvorrichtung umfaßt einen Elektromagneten 1 mit einem von einer Magnetspule 2 umgebenen Spulenkern 3, vor dem ein Magnetanker 4 verschwenkbar gelagert ist. Das freie Ende des Magnetankers greift dabei an einem Hebelarm 7 eines als Winkelhebel ausgebildeten Koppelgliedes 5 an, dessen anderer Hebelarm 6 sich auf einem Abwälzprofil 14 abstützt. Dieses Abwälzprofil ist an einem Hebelarm 9 eines ebenfalls als Winkelhebel ausgebildeten Rückstellgliedes 8 angebracht, dessen anderer Hebelarm 10 an seinem äußeren Ende einen Rückstellfinger 11 trägt, der beim Verschwenken des Rückstellgliedes auf eine Herzinnenkurve 12 einer Ziffernrolle 13 einwirkt und diese dabei zurückstellt.

In F i g. 2 sind mit einer Ordinate, die die Kraft P angibt, und einer Abszisse, die den Hub des Magnetankers, also die Bewegung des Magnetankers aus seiner Ruhelage heraus, bzw. den Luftspalt zwischen Magnetanker 4 und Magnetkern i angibt, mehrere Kurven aufgetragen. Dabei ist mit 15 die Magnetkraftkurve des Elektromagneten 1 bezeichnet, d. h. also der Verlauf der Kraft, der von dem Elektromagneten auf den Magnetanker in Abhängigkeit von dem zwischen dem Magnetankei und dem Magnetkern bestehenden Luftspalt ausgeübt wird. Die Kurven 16, 17 und 18 sind Kraftbedarfskurven für eine Rückstellung, d. h. Kurven, die den Verlauf der für die Rückstellung notwendigen Kraft in Abhängigkeit von dem Luftspalt zwischen Magnetanker und Magnetkern bzw. in Abhängigkeit von der damit korrespondierenden Winkelstellung der Ziffernrollen angeben. Diese Kraftbedarfikurven stellen selbstverständlich mittlere Kurvenverläufe dar, da die für die Rückstellung notwendige Kraft in geringem Ausmaß entsprechend der bei Beginn der Rückstellung vorhandenen Winkelstellungen der Ziffernrollen variieren kann.

Die Kraftbedarfskurve 16 zeigt den für die Rückstellung notwendigen Kraftverlauf bei einer bekannten Rückstellvorrichtung mit Herzaußenkurven an den Ziffernrollen und einem konstanten Kraftübertragungsverhältnis zwischen Magnetanker und Rückstellfinger, während die Kraftbedarfskurve 17 einen solchen Kraftverlauf bei einer bekannten Rückstellvorrichtung mit Herzinnenkurve zeigt Es ist ersichtlich, daß die Kraftbedarfskurve 16 mit zunehmendem Hub bzw. mit zunehmender Rückstellung der Ziffernrollen leicht ansteigt, was darin begründet liegt, daß bei beginnender Rückstellung und entsprechend zu Beginn des Einwirkens eines Rückstellfingers auf eine Herzkurve ein größerer Abstand zwischen Ziffernrollenachse und Berührungspunkt des Rückstellfingers mit der Herzkurve vorhanden ist, der im Verlauf der Rückstellung kleiner wird, und daß das Rückstellglied federbelastet ist und eine entsprechende Feder mit zunehmender Rückstellung eine größere entgegengerichtete Kraft erzeugt. Die Kraftbedarfskurve 17 verläuft demgegenüber mit zunehmendem Hub leicht abfallend, weil bei der Verwendung von Innenherzkurven zu Beginn der Rückstellung der Abstand zwischen der Ziffernrollenachse und dem Berührungspunkt des Rückstellfingers auf der Herzkurve zuerst gering ist und danach immer größer wird. Beide Kraftbedarfskurven 16 und 17 der bekannten Rückstellvorrichtungen .nit konstantem Kraftübertragungsverhältnis zeigen einen völlig anderen Verlauf als die Magnetkraftkurve 15 oder irgendeine andere Magnetkraftkurve. Demzufolge muß bei den bekannten Rückstellvorrichtungen der Rückstellmagnet wesentlich überdimensioniert werden, damit er in jeder Phase der Rückstellung die notwendige Kraft aufbringen kann. Er muß dabei zwangläufig so ausgelegt sein, daß er zu Beginn der Rückstellung bereits mindestens die Kraft erzeugt, die in diesem Stadium für den Beginn der Rückstellung notwendig ist. Danach steigt die Magnetkraftkurve mit zunehmendem Hub sehr stark an. Vom Magneten wird also mit zunehmender Rückstellung eine viel größere Kraft geliefert, als überhaupt notwendig ist. Dies ist um so mehr der Fall, wenn für die Rückstellung Herzinnenkurven verwendet werden, da, wie die Kraftbedarfskurve 17 zeigt, der Kraftbedarf in diesem Fall mit zunehmender Rückstellung sinkt.

Die Kraftbedarfskurve 18 beschreibt demgegenüber den Kraftbedarf, der bei der in F i g. 1 dargestellten Rückstellvorrichtung für die Rückstellung erforderlich ist. Es ist ersichtlich, daß die Kraftbedarfskurve 18 der Magnetkraftkurve 15 weitestgehend angeglichen ist. Dies wird beim dargestellten Ausführungsbeispiel durch das Abwälzprofil 14 erreicht, auf das der Hebelarm 6 einwirkt und sich dabei darauf abwälzt. Während dieses Abwälzens werden die wirksamen Längen der Hebelarme 6 und 9 ständig verändert, so daß durch die Art der Ausbildung der Kurvenfläche des Abwälzpro-

fils 14 das Verhältnis dieser wirksamen Längen und somit der Verlauf der für die Rückstellung notwendigen Kraft bestimmt wird. Dieser wird dem der verwendeten Type des Elektromagneten eigenen Verlauf der Magnetkraft angepaßt. Durch diese Anpassung der Kraftbedarfskurve an die Magnetkraftkurve ist es möglich, den Magneten so zu dimensionieren, daß die von ihm für die Erzeugung der notwendigen Kraft aufzunehmende Leitung extrem gering ist, wodurch auch die Ausmaße und die Erwärmung des Magneten sehr klein gehalten werden können. Dabei wird durch den gleichen Verlauf der Magnetkraft und der für die Rückstellung notwendigen Kraft zugleich bewirkt, daß keine unsachgemäßen Beschleunigungen und Prellungen sowie kein großer Verschleiß auftreten.

Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt ist. So kann beispielsweise das Abwälzprofil 14 auch direkt am Magnetanker 4 angebracht sein und dann mit einem entsprechend ausgebildeten Rückstellglied 8 zusammenarbeiten. In diesem Fall würde das Koppelglied 5 entfallen. Außerdem könnte statt der Innenherzkurve 12 auch eine Außcnherzkurve oder auch eine Rückstellmöglichkeit ganz ohne Herzkurven gewählt werden. Statt eines Wälzhebelgetriebes können grundsätzlich auch andere Geiricbe mit veränderlichem Übersetzungsverhältnis gewählt werden. Auch als Antriebsorgan für die Rückstellvorrichtung kann statt eines Elektromagneten irgendeine andere elektromagnetische Kraftquelle, beispielsweise ein Elektromotor, verwendet werden. Auch in diesem Fall kann durch die Wahl eines entsprechend ausgelegten Getriebes mit veränderlichem Übersetzungsverhältnis erreieht werden, daß irgendeine beliebige Kraftbedarfskurve für die Rückstellvorrichtung der Kraftkurve des Antriebsorgans angepaßt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   t. Elektromagnetische Rückstellvorrichtung für Ziffernrollen eines Zählwerks mit Rückstellelementen, die mit dem Anker des Elektromagneten in Wirkverbindung stehen und bei Betätigung der Rückstellvorrichtung auf die Ziffernrollen einwirken, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Ankers (7) über ein Getriebe mit veränderlichem Übersetzungsverhältnis auf die Rückstellelemente (11) übertragen wird, wobei das Getriebe dergestalt ausgelegt ist, daß der Verlauf der Krafibedarfskurve (18) für die Rückstellung dem Verlauf der Magnetkraftkurve (15) angepaßt ist.
2. 2. Elektromagnetische Rückstellvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe ein Wälzhebelgetriebe mit einem Abwälzprofil (14) ist, das durch seine Ausbildung die Anpassung der Krafibedarfskurve (18) an die Magnetkraftkurve (15) bewirkt.
3. 3. Elektromagnetische Rückstellvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wälzhebelgetriebe ein vom Magnetanker (4) eines Elektromagneten (1) angetriebenes, verschwenkbares Koppelglied (5) und ein verschwenkbares Rückstellglied (8) umfaßt, die über das Abwälzprofil (14) dergestalt aufeinander einwirken, daß die Kraftbedarfskurve (18) der Magnetkraftkurve (15) entspricht.
4. 4. Elektromagnetische Rückstellvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetanker des Elektromagneten direkt über das Abwälzprofil auf ein verschwenkbares Rückstellglied dergestalt einwirkt, daß die Kraftbedarfskurve (18) der Magnetkraftkurve (15) entspricht.