СЧЕТНЫЙ МЕХАНИЗМ Российский патент 1995 года по МПК G06M1/14 

Изобретение относится к счетным механизмам и может быть использовано в приборостроении преимущественно для изготовления счетчиков электроэнергии (электросчетчиков), газовых счетчиков и аналогичных устройств.

Известен счетный механизм, содержащий оцифрованные барабаны по количеству разрядов, установленные на общей неподвижной оси, совпадающей с их геометрической осью, трибки, установленные на другой неподвижной оси, совпадающей с их геометрической осью, каждая из трибок расположена между соседними барабанами, причем упомянутые оси параллельны; обойму, в которой установлены упомянутые неподвижные оси, ограничивающую осевое перемещение барабанов, фиксатор осей; первый разряд счетного механизма кинематически соединен с осью передаточного механизма [1] Недостатком его является сложность конструкции и технологии изготовления.

Наиболее близким к предлагаемому является счетный механизм, содержащий по количеству разрядов разрядные оцифрованные барабаны, расположенные на первой оси вращения, и трибки, расположенные на второй геометрической оси вращения, параллельной первой, в каждом разряде трибка кинематически соединена с оцифрованными барабанами своего и предыдущего разрядов, оцифрованный барабан первого разряда кинематически соединен с зубчатой шестерней, жестко укрепленной на оси приводного механизма [2]
Недостатком его является сложность конструкции и технологии изготовления, что обусловлено:
необходимостью изготовления с высокой точностью барабанов, трибок и имеющих сложную конфигурацию обойм;
высокими требованиями к чистоте изготовления барабанов и трибок;
необходимостью фиксации осей в обойме;
разнородностью используемых материалов;
невозможностью полной автоматизации сборки.

Для предотвращения выхода цевок барабанов и трибок из зацепления и их заклинивания необходимо, чтобы минусовый допуск по длине ступиц барабанов не превышал 0,01-0,03 мм и чтобы обойма имела внутренний размер с точностью до 0,1 мм, перпендикулярность до 0,1 мм, плоскостностью до 0,03 мм, соосность отверстий до 0,1 мм, точность диаметров отверстий до 0,04 мм и точность между центрами отверстий до 0,05 мм. Оси должны иметь прямолинейность 0,02 мм, а чистота их поверхностей не хуже 0,3 мкм. Оси должны никелироваться.

Чтобы обеспечить эти требования, приходится для изготовления барабанов либо применять дефицитные дорогие малоусадочные пластмассы или подвергать ступицы барабанов дополнительной обработке, а для изготовления осей и обойм использовать сложную оснастку.

Для производства счетных механизмов необходимо применять различные материалы:
пластмассу или дюралюминий (барабаны, трибки);
латунь или дюралюминий (обоймы; при использовании дюралюминия в отверстиях обоймы, предназначенных для концов вращающихся осей передаточного механизма, должны находиться пластмассовые подшипники);
сталь (оси);
бронза (фиксатор осей).

Цель изобретения упрощение конструкции и технологии изготовления, упрощение сборки и обеспечение ее автоматизации, а также расширение рабочего диапазона температур счетного механизма.

На фиг. 1 представлена функциональная схема счетного механизма, продольный разрез; на фиг. 2 один из корпусов (2-4 на фиг. 1), вид сбоку; на фиг. 3 разрез по А-А на фиг. 2; на фиг. 4 барабан на фиг. 1, разрез в диаметральной плоскости, проходящей через цапфы; на фиг. 5 то же, вид сбоку, со стороны двух цевок; на фиг. 6 один из барабанов со стороны двадцати цевок; на фиг. 7 то же, разрез в диаметральной плоскости; на фиг. 8 то же, со стороны двух цевок; на фиг. 9 трибка, вид сбоку; на фиг. 10 то же, разрез; на фиг. 11 щетка, вид сбоку.

На фиг. 1 изображен пятисекционный (пятиразрядный) счетный механизм, который содержит первую секцию, выполненную в виде корпуса 1 оцифрованного барабана 2 первого разряда и щеки 3, вторую секцию, выполненную в виде корпуса 4 оцифрованного барабана 5 второго разряда, трибки 6, третью секцию, выполненную в виде корпуса 7 оцифрованного барабана 8 третьего разряда и трибки 9, четвертую секцию, выполненную в виде корпуса 10, оцифрованного барабана 11 четвертого разряда и трибки 12, и пятую секцию, выполненную в виде корпуса 13, оцифрованного барабана 14 пятого разряда и трибки 15. В каждой секции оцифрованные барабаны 2, 5, 8, 11 и 14 имеют первая и вторая цапфы 16 и 17 (фиг. 1, 4 и 5), входящие в первое и второе отверстия 18 и 19 (фиг. 1, 2 и 3) соответствующего корпуса 1, 4, 7, 10 и 13. Вторая цапфа 17 оцифрованного барабана 2 первого разряда (фиг. 1 и 11), отверстия 18 и 19 корпусов 1, 4, 7, 10 и 13 и цапфы 18 и 19 оцифрованных барабанов 2, 5, 8, 11 и 14 и отверстия 20 щеки 3 находятся на одной геометрической оси 21 на торцовую поверхность каждого оцифрованного барабана нанесены цапфы 22 от "0" до "9". Одна из боковых поверхностей оцифрованных барабанов 5, 8, 11 и 14 содержит двадцать цевок 23, другая поверхность две цевки 24 и 25 (фиг. 1 и 4-8).

В каждой секции трибки 6, 9, 12 и 15 (фиг. 1, 9 и 10) имеют первую и вторую цапфы 26, 27, которые входят соответственно в третье и четвертое отверстия 28 и 29 соответственно корпусов 1, 4, 7, 10 и 13 (фиг. 1, 9 и 10).

Торцовые поверхности трибок 6, 9, 12 и 15 имеют четыре короткие цевки 30 и четыре длинные цевки 31.

Трибки 6, 9, 12 и 15 расположены между двумя соседними оцифрованными барабанами соответственно 2 и 5, 5 и 8, 8 и 11, 11 и 14. Все отверстия 28 и 29 в корпусах 1, 4, 7, 10 и 13 соответственно цапфы 26 и 27 трибок 6, 9, 12 и 15 расположены на одной геометрической оси 32 (изображена штрих-пунктиром), параллельной геометрической оси 21 барабанов. Цевки 23 барабанов 14, 11, 8 и 5 и цевки 24 и 25 барабанов 11, 8, 5 и 2 взаимодействуют с соответствующими цевками трибок 15, 12, 9 и 6.

Зубчатая шестерня 33 оцифрованного барабана 2 взаимодействует с зубчатой шестерней 34 приводного механизма (не показан), имеющий ось 35, установленную в отверстиях 36, 37 корпуса 1 и щеки 3 соответственно (фиг. 1 и 11). Оцифрованный барабан 1 соответствует младшему разряду, оцифрованный барабан 14 старшему (пятому) его разряду.

Корпус 10 (фиг. 1) показан на фиг. 2 и 3. Корпус 10 имеет первую нишу 38 для установки барабана 11 и вторую и третью ниши 39 и 40 для размещения трибки 12 и трибки 15. В отверстие 18 входит цапфа 16 оцифрованного барабана 1, а в отверстие 27 цапфы 26 трибок 15 и 12. Отверстия 41 и 42 являются технологическими, предназначенными для сборки счетного механизма. Через отверстия 43 и 44 проходят соответственно винты 45 и 46 (фиг. 1), скрепляющие между собой корпуса 1, 4, 7, 10 и 13 и щеку 3.

Конструкции оцифрованных барабанов 2, 5, 8, 11 и 14 (фиг. 1) показаны соответственно на фиг. 6-8 и на фиг. 4-5. Барабан 2, кроме цевок 24, содержит зубчатую шестерню 33, взаимодействующую с зубчатой шестерней 34 передаточного механизма (на чертеже не показан). Отверстие 47 в диске 48 каждого барабана 2, 5, 8, 11 и 14 технологическое. Оно, как и отверстия 41 и 42 в корпусах 1, 4, 7, 10 и 13 и щеке 3 предназначено для ориентирования деталей при сборке счетного механизма. Цапфы 16 расположены на ступицах 49.

Конструкция трибки 15 (фиг. 1) показана на фиг. 9 и 10. Каждая трибка 6, 9, 12 и 15, как и барабан 2, 5, 8, 11 и 14 выполнена со своими цапфами 26 и 27 и цевками 30 и 31 в виде одной детали.

Конструкция щеки 3 (фиг. 1) изображена на фиг. 11. Щека 3 имеет отверстия 20 под цапфу 17 барабана 2, и сквозные отверстия: 36 под ось 35 и технологические 41, 42.

Счетный механизм имеет также кронштейн 50 (фиг. 1), в который ввинчиваются скрепляющие винты 45 и 46 и который позволяет устанавливать счетный механизм в изделие (электросчетчик или другое устройство).

Счетный механизм работает следующим образом.

При повороте шестерни 34 передаточного механизма (не показан) поворачивается барабан 2, так как зубчатая шестерня 37 этого барабана взаимодействует с зубчатой шестерней 34. Цевки 24 барабана 2, взаимодействуя с длинными цевками 31 трибки 6, приводят ее во вращение. При полном повороте (на 360^о) барабана 2 трибка 6 повернется на угол 45^о, заключенный между двумя ее соседними цевками. При этом барабан 5, цевки 23 которого взаимодействуют с короткими цевками 30 трибки 12, повернется на угол 36^о, соответствующий расстоянию между двумя соседними цифрами 22. Аналогично при полном обороте барабана 5 барабан 8 повернется на одну цифру и т. д.

Конструкция счетного механизма позволяет просто осуществлять его сборку автоматом, последовательно нанизывая детали на направляющие технологического приспособления. Сборка изготовленных образцов счетного механизма осуществлялась с помощью приспособления, которое состоит из подставки, на которой расположены два параллельных вертикальных стержня (не показаны). Расстояние между ними соответствует расстоянию между центрами технологических отверстий 41 и 42 в корпусе (фиг. 2). Один из стержней имеет паз для ориентации трибок.

На стержни надевают кронштейн 50, затем щеку 3. В щеку 3 устанавливают шестерню 34 с осью 35. Через технологическое отверстие 47 на стержень надевают барабан 2 и устанавливают цапфой 17 в отверстие 20 щеки 3. Затем надевают через отверстия 41 и 42 корпус 1 до вхождения цапфы 16 барабана 2 и оси 35 шестерни 34 в корпус 1. После этого ставят трибку 6 цапфой 27 в отверстие 18 корпуса 1 (короткая цевка 40 трибки 6 при этом должна входить в паз технологического стержня). Надевают барабан отверстием 47 на стержень без паза (две цевки должны быть сверху) до вхождения цапфы 16 в отверстие 18 корпуса 1. Надевают на стержни отверстиями 41 и 42 корпус 4 до вхождения цапф 16 и 17 барабана и трибки в отверстия 18 и 27. Операцию повторяют до получения нужного количества разрядов. Последним устанавливают корпус 13. Собранный таким образом счетный механизм через отверстия 43 и 44 в корпусах и деке стягивают винтами 45 и 46, которые вворачивают в резьбовые отверстия в кронштейне 50.

Подача при сборке всех деталей СМ по одному направлению, достаточная конструктивная однородность деталей, исключение обоймы и фиксатора (отпала необходимость поджимать барабаны друг к другу) обеспечивали возможность автоматизировать сборку счетного механизма, существенно уменьшить трудоемкость сборки.

Отсутствие общей неподвижной оси, на которой в известных механизмах вращаются барабаны, исключило трение торцов ступиц барабанов друг о друга, особенно при наклонах. Это дополнительно уменьшило момент трения механизмов и обеспечило его устойчивость к наклонам. Еще одна причина уменьшения момента трения установка каждой трибки на свою пару цапф и исключение общей оси для трибок.

Уменьшение трения позволяет существенно увеличить в нем количество разрядов (секций).

Значительное уменьшение нагрузки на цапфы барабана позволило изготовить цапфы не из стали (из нее выполнены оси известных СМ), а из той же пластмассы, что и барабаны, заодно с ним, в виде одной детали. Из этой же пластмассы изготовлены трибки (также заодно с цапфами), корпуса секций и щека. Изготовление всех деталей, кроме винтов, из одного материала и отсутствие металлической обоймы, сжимающей барабаны, исключили проблему различных коэффициентов температурного расширения разных деталей, что позволило увеличить диапазон рабочих температур и использовать их в практически любых температурных условиях, которые могут встретиться при эксплуатации.

Изобретение относится к счетным механизмам и предназначено для использования в приборостроении преимущественно для изготовления многоразрядных одно- и трехфазных электрических счетчиков электроэнергии, газовых счетчиков и аналогичных устройств. Цель изобретения упрощение конструкции и технологии изготовления счетного механизма, в частности упрощение сборки и обеспечение ее автоматизации, расширение рабочего диапазона температур. Счетный механизм содержит оцифрованные барабаны 2, 5, 8, 11 и 14 по количеству разрядов с первой геометрической осью 21 вращения, трибки 6, 9, 12 и 15 со второй геометрической осью 32 вращения, каждая трибка 6, 9, 12 и 15 расположена между соседними оцифрованными барабанами, геометрические оси параллельны. Счетный механизм выполнен секционным: каждая секция, кроме первой, состоит из корпуса 4, 7, 10 и 13, оцифрованного барабана 5, 8, 11 и 14 и трибки 6, 9, 12 и 15, первая секция состоит из корпуса 1, закрытого щекой 3 и оцифрованного барабана 2, каждый оцифрованный барабан 5, 8, 11, 14 и каждая трибка 6, 9, 12 и 15 имеют по две цапфы 16 и 17 и 26 и 27, входящие в отверстия стенок соседних корпусов; вторая цапфа 17 барабана первой секции входит в отверстие 20 щеки 3. Все элементы счетного механизма выполнены из одного и того же материала, каждый оцифрованный барабан со своими цапфами выполнен в виде одной детали, каждая трибка с цапфами в виде одной детали. 1 з. п. ф-лы, 11 ил.

1. СЧЕТНЫЙ МЕХАНИЗМ, содержащий по количеству разрядов оцифрованные барабаны, расположенные на первой геометрической оси вращения, и трибки, расположенные на второй геометрической оси вращения, параллельной первой, в каждом разряде трибка кинематически соединена с оцифрованными барабанами своего и предыдущего разрядов, оцифрованный барабан первого разряда кинематически соединен с зубчатой шестерней, жестко укрепленной на оси приводного механизма, отличающийся тем, что счетный механизм выполнен секционным, каждая его секция, соответствующая разряду, кроме первой, состоит из корпуса, оцифрованного барабана и трибки, первая секция, соответствующая первому разряду, из корпуса, оцифрованного барабана и щеки, каждый из оцифрованных барабанов и трибок имеет первую и вторую цапфы и выполнен с ними в виде одной детали, первая и вторая цапфы установлены в первом и втором отверстиях соответственно своего и соседнего корпуса, а вторая цапфа оцифрованного барабана первой секции в отверстии щеки, первая и вторая цапфы трибок установлены соответственно в третьем и четвертом отверстиях соответственно своего и соседнего корпусов, в корпусе каждой секции выполнена первая ниша для размещения в ней оцифрованного барабана, в корпусе каждой секции, кроме первой, в месте размещения трибок своей секции и последующей выполнены соответственно вторая и третья ниши, в корпусе последней секции в месте размещения трибки выполнена вторая ниша, во второй нише корпуса первой секции размещена зубчатая шестерня, в корпусе всех секций и в щеке выполнены два крепежных отверстия, расположенные вне зоны вращения оцифрованных барабанов и трибок, в которых установлены крепежные элементы корпуса, оцифрованные барабаны, трибки, щека и зубчатая шестерня выполнены из одного материала. 2. Механизм по п.1, отличающийся тем, что в нем каждый корпус и щека имеют первое и второе технологические отверстия, причем первые технологические отверстия корпусов, щеки и отверстия дисков оцифрованных барабанов в одном из положений последних соосны, вторые технологические отверстия выполнены соответственно в зоне вращения оцифрованных барабанов и трибок.