체적측정계기용다자리수계수휠기구

체적측정계기용 다자리수 계수휠기구

[발명의 명칭]

본 발명은 체적측정계기(計器)용 다자리수 계수휠기구에 관한 것이다.

가스 및 물에 대한 체적측정계기는 물론, 통과해서 흘러나간 에너지의 측정용 전기미터가 공지되어 있는데 여기서 측정된 체적 또는 에너지는 측정계기에 적합한 감소율로 기계식 계수휠기구로 전달된다. 이 경우의 계수휠기구는 마지막 제로세팅 이후 또는 상기 계수휠기구가 작동상태로 된 이후에 통과하여 흘러나간 양을 보여준다. 소정기간 중의 소비량을 확인하기 위해 계수휠기구의 상태는 이 기간의 시작과 끝에서 읽혀진다. 계수휠 기구에 대한 양호한 구성은 그 원주상에서 0에서 9까지의 숫자가 부여된 계수휠이 회전가능하게 장착되어 있는 축과, 낮은 자리수 계수휠이 조합된 "캐리(carry)"피니언에 의해 마지막 십분의 일 회전시 마다 다음의 높은 자리수 계수휠을 십분일 회전만큼 추가 전진시키는 방식으로 "캐리"피니언이 그 위에서 회전 가능하게 설치되어 있는 제2축으로 이루어 진다.

물의 측정계기용 계수휠기구는 예를들면 독일특허 제22 44 404 A1호에 공지되어 있다. 이 측정계기의 구성에 따르면 휼륭한 측정정밀도를 갖는 광범위한 측정 범위를 성취하기 위해서는 계수휠 기구의 구동을 위해 요구되는 토크를 가능한한 작게 유지하는 것이 중요하다.

계수휠의 연속적인 회전운동이 스냅운동으로 변형되는 계수기구의 전자식 판독출력(read-out)을 위한 해결책은 미국특허 제3 732 404호로부터 공지되어 있다. 이 경우에, 전체 휠계수기구를 한 스텝으로 예를들면 19,999에서 20,000까지 진진회전 시키기 위해 스탭운동을 위해 사용된 스프링 등이 충분한 에너지를 취하고 있어야 한다. 스냅운동없이 기계적인 접촉장치를 사용한 니이들형의 계수기구에 대해 전자식 판독출력을 허용하는 하나의 해결책이 유럽특허 제20 27 22 B1호로부터 공지되어 있다. 계수휠기구의 구동에 요구되는 토크의 증대가 상기 모든 해결책들에 관련이 있다.

본 발명은 계수휠기구의 구동에 요구되는 토크가 이 목적에 필요한 수단에 의해 실제로 변화되는 일이 없이, 측정계기 내의 계수휠기구의 표시상태를 어떠한 원하는 순간에서도 가장 단순한 형태의 가능한 수단에 의해 디지털방식으로 전자적으로 판독출력하기 위한 목적에 기초를 두고 있다.

본 발명에 따라서, 기계식 계수휠기구의 표시상태는 계수철기구의 회전운동에 관하여 성취되어야 하는 예를들면 스냅회전과 같은 그러한 제한 조건들이 없이 확고하게 배치된 무접촉센서에 의해 전자적으로 판독출력된다. 정적센서(static sensor)에 의해 휠구동의 기계적으로 필요한 유극을 고려하여 그리고 모든 세팅에서 비스냅(non-snap) 계수휠기구의 표시를 확실하게 판독출력하기 위해 센서들은 휠의 각각의 회전에 대해 적어도 22개의 다른 신호상태를 가정해야 한다.

이것에 의해 18°이하의 불확정성을 갖는 각 계수휠의 회전각도를 측정하고 36°이하의 불확정성을 갖는 두 개의 인접한 휠들의 상대적인 세팅을 확인하여 계수 휠기구의 표시상태를 확인하는 것이 가능하다. 바람직한 해결책으로서 센서는각각의 신호상태에 대해 12°의 계수휠의 회전각도로 대칭적으로 분배된 각 회전에 대해 30개의 다른 신호상태를 가정한다. 이 해결책에서는 계수휠에서 거의 12°까지의 계수휠까지의 기계적인 유극은 판독출력될 계수휠의 수에 관계없이 허용가능하다.

신호상태에 대해 여러센서를 갖는 기계적인 위치의 검출을 위해 여러 출원들로부터 일반적으로 공지되어 있는 요건은 단 하나의 신호만 그레이드코드의 방식으로 각각의 상태마다 변하는 것이다.

본 발명의 실시예의 여러 실예들이 도면을 참조하여 아래에서 더욱 상세히 설명될 것이다.

실시예의 제1실예는 제1b도의 라인1a-1a에 따른 일부단면도인 제1a도와 제 1a도의 라인1b-1b에 따른 횡단면도인 제1b도에 도시된다. 제2a도는 실시예의 제 2실예를 도시하며, 제2b도는 실시예의 제3실예를 도시한다. 제3도는 실시예의 제 3실예에 대한 모든 가능한 코드를 보여준다. 실시예의 제4실예는 제4a도 및 제 4b도에서 정면도 및 횡단면도를 각각 도시한다. 제5a도는 제5실시예를 도시하며, 제6실시예는 제5b도에서 부분정면도로서 제5c도에서 횡단면도로서 도시된다.

제1실시예는 광센서를 표시하는 일방향 광 배리어(one-way light barrier)를 작동시킨다. "캐리" 피니언(14)에 의해 하나가 다른 하나에 기계적으로 연결되는 다수의 계수휠(12)은 계수휠축(15) 상에 배열된다. "캐리"피니언(14)은 캐리피니언축(16) 상에 놓여진다. 계수휠(12)은 도시되지 않은 개구를 통해 종래의 방식으로 시각적으로 판독가능하다. 전자식 판독출력을 위해 일측에 다섯 개의 광센서(10)와타측에 다섯 개의 센서 또는 광수신기(11)가 서로 다른 반경방향 간격으로 계수휠(12)의 측면방향으로 배열된다. 반투명하고 광택이 없는 세그먼트로 이루어진 적합한 멀티트랙 2진코드(13)(제1b도 참조)는 각각의 계수휠(12)에 배치된다. 각각의 코드트랙들의 필연적인 작은 간격 때문에 계수휠상의 코드와 센서의 정밀도를 크게 요구한다.

제2실시예에 따라서 다섯 개의 센서(20)는 실시예의 제1실예에서와 같이 일 방향 광 배리어의 부품인 각각의 계수휠(12)에 대해 유사하게 사용된다. 센선(20)는 계수휠축(15)을 중심으로 원호상에서 그리고 하나의 반경방향 평면내에서 동일한 반경방향 간격으로 센서프린트(22) 상에 적용된다. 합리적으로 조립하기 위해 계수휠(12)의 주위의 이분의 일의 범위 내에서 모두 다섯 개의 센서(20)를 가능한한 서로 밀접하게 장착하는 것이 유익하다. 이것은 다섯 개의 센서(20)를 가능한한 서로 밀접하게 장착하는 것이 유익하다. 이것은 다섯 개의 센서(20)들 사이에서 각각 36°의 각도 배열로 주어진다.(제2a도 참조).

인코더의 구조를 가능한한 확실하게 하기 위해 센서기능의 전체적인 테스트가 가능하도록 30개의 사용된 신호상태에서는 상태"1111"(모든 센서 온) 및 "00000"(모든 센서 오프)를 고려하지 않는 것이 유익하다. 이 목적을 위해 다섯개의 센서(20)는 전체 원에 걸쳐서 72°의 각도로 균일하게 배열된다(제2b도 참조). 다른 가능한 구조들은 72°, 36°, 36°, 72°, 또는 36°, 72°, 36°, 108°의 각도로 배열된 센서(20)를 가진다.

계수휠(12) 상의 가능한 코드(21)들은 제3a도, 제3b도, 제3c도, 제3d도,제3e도, 제3f도, 제3g도, 제3h도, 제3i도 및 제3k도에 도시되어 있다. 이들은 첫 번째 종류(31)의 세 개의 세그먼트와 두 번째 종류(32)의 세계의 세그먼트로 이루어진다. 코드(21)의 세그먼트(31, 32)들 사이의 여섯 개의 분할선들은 다음 각도로 계수휠(12) 상에 배열된다.

변형예a : 18°, 78°, 174°, 198°, 258°, 354°

변형예b : 18°, 42°, 78°, 126°, 246°, 354°

변형예c : 18°, 42°, 78°, 198°, 318°, 354°

변형예d : 18°, 54°, 174°, 258°, 294°, 354°

변형예e : 18°, 42°, 150°, 198°, 246°, 354°

변형예f : 18°, 54°, 102°, 150°, 258°, 354°

변형예g : 18°, 54°, 114°, 150°, 246°, 354°

변형예h : 18°, 54°, 150°, 186°, 246°, 354°

변형예i : 30°, 78°, 114°, 162°, 270°, 354°

변형예k : 30°, 78°, 126°, 162°, 258°, 354°

변형예b 내지 k는 반경방향 대칭으로 분배된 센서(30)에 대해서만 사용 가능하며, 이것은 센서들 사이에서 같은 각도로 분배된 것을 의미한다(제2b도 참조).

코드(21)는 또한 회전 또는 반사될 수 있다. 제3b도에 있어서 다섯 개의 센서(30)가 실예로 도시되어 있다. 일방향 광 배리어의 경우에 있어서, 첫 번께 종류의 세그먼트들은 호울에 의해 형성되고 두 번째 종류의 세그먼트들은 웨브로 이루어진다. 반사광 배리어의 사용이 역시 가능한데, 이것을 위해 첫 번께 종류의 세그먼트들이 그들의 반사특성에 의해 두 번째 종류의 세그먼트들과 명백하게 구분되어야 할 것이다.

더 큰 피스넘버(piece number)의 생산에 유익한 광센서의 구성은 프린트(39) 상에서 계수휠(12)의 축(15)에 평행하게 배열된 광전소자(40, 41)로 이루어진다. 광전소자(41)는 광원으로서 작용하며, 그의 광은 몰드-프레스된 광도체(42)에 의해 계수휠(12)의 코드-캐리부로 향해진다(제4도 참조).

소자(40)는 광센서, 예를들면 포토레지스터이다. 광도체상의 화살표는 광의 빔방향을 표시한다.

실시예의 제5실예에 따른 비용면에서 유리한 다른 센서변형예는 전기용량성센서(50)에 장치된다(제5a도 참조). 터미널(52)을 갖는 전기도체성 내측링(51)은 계수휠(12)에 평행하게 그리고 그의 축에 가깝게 장착된다. 계수칠(12)애 대해 고정된 센서는 전기터미널(54)과 함께 동일한 각도 간격으로 배열된 5개의 좁은 센서 플레이트리트(platelet)(53)로 이루어진다. 내측링(51)과 센서 플레이트리트(53)는 반경방향 평면에서 바람직하게는 절연판상에서 계수휠(12)로부터 작은 반경방향간격으로 배열된다. 계수휠(12)은 세 개의 전도성 세그먼트(56)와 세 개의 비전도성 세그먼트(57)를 갖는 코드 디스크(55)를 지닌다. 계수휠의 세팅을 확인하기 위해, 내측링(51)과 각각의 센서 플레이트리트(53) 사이의 용량은 터미널(52)(54)에서 측정된다.

제6실시예서와 유사하게 제5b도 및 도 제5c도는 센서(60)를 반경방향으로 배열하고 있는 전기용량성 변형예를 보여주고 있다. 용량은 금속성 내측 실린더(61)와 그곳으로부터 반경반향으로 간격진 5개의 좁은 센서 플레이트리트(63) 사이에서 각각 측정된다. 계수휠(12)은 환상홈(64) 내에서 측방향으로 교대로 배열된 금속성 및 비금속성 세그먼트(66, 67)를 갖는 코드실린더(65)를 보여준다. 이 경우에 코드실린더(65)는 센서 플레이트리트(63)와 내측링 또는 실린더(61) 사이에 배치되는 것이 아니라 센서 플레이트리트(63)에 충분히 가깝게 배치되어 측정된 용량이 충분하게 영향을 받는다.

전기용량성 센서 대신에 적절히 구성된 비전도성 센서가 동일하게 사용될 수 있다.

제1a도는 제1b도의 라인 1a-1b에 따른 일부단면도.

제1b도는 제1a도의 라인1b-1b에 따른 횡단면도.

제2a도는 실시예의 제2실예를 보여주는 도면.

제2b도는 실시예의 제3실시예를 보여주는 도면.

제3도는 실시예의 제3실시예에 대한 모든 가능한 코드를 보여주는 도면.

제4a도 및 제4b도는 실시예의 제4실예의 정면도 및 횡단면도.

제5a도는 실시예의 제5실예를 보여주는 도면.

제5b도는 실시예의 제6실예의 부분정면도.

제5c도는 실시예의 제6실예의 횡단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

11, 20, 30, 50, 60 :센서 12 : 계수휠, 13, 2l 코드

15 : 계수휠축 31, 56, 66 : 첫 번째 종류의 세그먼트

32, 57, 67 : 두 번째 종류의 세그먼트

51, 61 : 전기전도성 내측링

53, 63 : 센서 플레이트리트, 55 : 코드 디스크

65 : 코드 실린더