DEH0012101MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 8. April 1952 Bekanntgemacht am 15. März 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Beschreiben und Abtasten von Kurven, insbesondere Ellipsen, Sinuskurven u. dgl., mit einer Kurbel, die über einer Längsmittellinie gelagert und in ihrer Länge einstellbar ist, deren Kurbelzapfen mit der vorderen quer liegenden Gleitführung eines entlang der Längsmittellinie beweglichen Schlittens und mit dem vorderen Teil eines Lenkstabes im Eingriff steht, welcher mit seinem Hinterende über der Längsmittellinie seitlich aus derselben schwenkbar gelagert ist, sowie mit einer hinteren quer liegenden Gleitführung, die auf dem Schlitten verstellbar ist, wobei auf dieser und dem Lenkstab Gleitstücke angeordnet, in deren Kreuzungsstelle drehbar verbunden sind und darunter eine Schreibvorrichtung tragen, die durch die beschriebenen Vorrichtungen ellipsenförmig bewegt wird.

Mathematisch genaue Ellipsen mit den Halb- : achsen α, b entstehen dadurch, daß die Ordinaten der Punkte eines Kreises vom Radius α im Verhältnis bja verkürzt und die Abzissen belassen oder sämtlich um die gleiche Konstante geändert werden.

Ein Ellipsenzirkel entspricht den angeführten Bedingungen, wenn die Verhältnisse des Streckenpaares zwischen Kurbelmittelachse und hinterer verstellbarer Querführung einerseits und zwischen der letzteren und dem hinteren Gelenk .des Lenkstabes andererseits sowie des Streckenpaares zwi-

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sehen dem Kurbelzapfen und dem Beschreibgelenkstück einerseits und diesem und dem Hintergelenk des Lenkstabes andererseits in jedem beliebigen Stadium der Bewegung des Gerätes genau dem Halbachsenverhältnis, der zu zeichnenden Ellipse entsprechen. '

Ein bekannter Ellipsenzirkel der eingangs beschriebenen Bauart kann diesen Bedingungen nicht entsprechen, weil unter Festeinstellung der einstellbaren Querführung der Beschreibvorrichtung auf das gegebene Halbachsenverhältnis ein in seiner Länge unveränderlicher Lenkstab zur Anwendung kommt und daher zwischen den auf ihm entstehenden oben an zweiter Stelle erwähnten Streckenpaaren das Halbachsenverhältnis nur ausnahmsweise entstehen kann.- Bei dem bekannten Gerät sind für das rückwärtige Ende des Lenkstabes einerseits und die Querführung andererseits zwei voneinander unabhängig bewegliche Längsführungen vorgesehen. Der aus dieser Bauweise entstandene Fehler wird dadurch zu beseitigen versucht, daß ein vom Lenkstabgleitstück abwärts ragender zylindrischer Stift sich in einer zur Hauptlängsachse des Ganzen parallelen Nut des darunter in der verstellbaren Querführung laufenden, die Beschreibvorrichtung tragenden Gleitstückes bewegen kann. Da aber unter den genannten baulichen Bedingungen der bekannten Vorrichtung auch die Ordinaten der Ellipsen abweichend von der für sie gegebenen Regel -gesteuert werden, genügt dieser Längsausgleich nicht dazu, genaue Ellipsen zu beschreiben. Der bekannte Ellipsenzirkel hat auch durch die zwei Längsführungen einen zu vielteiligen Aufbau. Seine Einstellung ist schwierig und umständlich, insbesondere, weil die Längsführung des Schlittens zweispurig zwischen den zwei Längsschenkeln eines Rahmens und unterseitigen Einschnitten an den beiden äußeren Enden der beiden Querführungen gebildet wird, was notwendig ein Ecken dieser weit auseinanderliegenden Führungen verursacht. Außerdem erlaubt der Bau des bekannten Ellipsenzirkels nicht das Beschreiben von Ellipsen mit extrem gering unterschiedlichem Halbachsenverhältnis, weil seine beiden Querführungen auf gleicher Ebene und gleichen Einstellstäben gelagert sind und daher infolge gegenseitigen Anschlages ihrer Längsseiten die verstellbare Qüerführung nicht unter die am Schlittenvorderende fest angeordnete Querführung gestellt werden kann. Außerdem erlaubt die bekannte Ausführung auch nicht das genaue Zeichnen von Ellipsen mit extrem stark unterschiedlichem Halbachsenverhältnis, weil infolge des längenunveränderlichen Lenkstabes und der Lagerung seines Hinterendes auf einem auf der Hauptlängs-■ schiene beweglichen Schieber das Lenkstabgelenk gegenüber dem von der Kurbel sinus- oder cosinusförmig bewegten Schlitten und der darauf unter das Gelenk gestellten hinteren Querführung wandert. Ferner weist der bekannte Ellipsenzirkel nur eine skalenlose und daher umständlich bedienbare •Einstellvorrichtung für die Kurbellänge auf, während die Einstellung der kleinen Halbachse nur - mittels auf der Zeichnung von Hand aufzubringender Hilfslinien vorgenommen werden kann. Beim Kurvenzeichengerät nach der Erfindung sind die geschilderten Mängel beseitigt.

Gemäß der Erfindung '. weist das Kurvenbeschreib- und -tastgerät sowohl für die feste Anordnung einer vorderen · und die in Hauptachsen- 70 · richtung verstellbare Anordnung einer hinteren Querführung einerseits als auch für das hintere, senkrechte und gegenüber der vorderen Querführurig in unveränderlichem Abstand befindliche Schwenklager des Hinterendes des. Lenkstabes andererseits einen einzigen verschiebbaren Schlitten auf, der entlang einer einzigen Hauptlängsschiene mittels einer an deren Vorderende gelagerten Kurbel in an sich bekannter Weise bewegt wird. Dabei ist der ganze Kurvenbeschreibmechanismus von der einzigen, beispielsweise mit einem hinteren Fuß und zwei vorderen seitlichen Stützen dreipunktgelagerten mittleren Hauptlängsschiene getragen.. Auf der Hauptlängsschiene ist parallel, z. B. mit einer diese umfassenden Führung, der ebenfalls schienenförmig gestaltete und gerichtete Schlitten geführt. Der Schlitten ist, abgesehen von seiner Führung, von der Unterseite der Hauptlängsschiene in der Höhe abgesetzt. Am Vorderende des Schlittens ist in gleicher Höhe mit demselben die vordere, in bekannter Weise, mit dem Kurbelzapfen im Eingriff stehende Querführung befestigt. Hinter der fest am Schlitten angeordneten vorderen Querführung ist eine mittels eines fest angesetzten Schiebers an der Unterseite des Schlittens, also in Höhe gegenüber der vorderen festen Querführung versetzte Querführung angeordnet. Weiter ist auf dem' Schlittenhinterende das hintere Schwenklager für den Lenkstab vorgesehen. Dabei ist der hintere Teil des Lenkstabes und die vordere Lagerung desselben um das Hinterende des Schlittens bzw. die vordere Querführung herum so tief geführt, daß er die Querführungen unterführt. Ein Endteil des Lenkstabes ist in einem waagerechten hülsenförmigen Teil i°5 eines Lagers längs beweglich und mit dem anderen, senkrechten Teil des Lagers entweder auf dem Kurbelzapfen bzw. im Gleitstein der vorderen Querführung gelagert, während der andere Endteil des Lenkstabes im Schlittenhinterende schwenkbar gelagert ist. Die beiden Arten der Lagerungen des Lenkstabes können auch umgekehrt angeordnet sein. Das Gerät ist längs oder quer zu seiner Hauptlängsschiene zur Zeichenfläche, oder umgekehrt die letztere zum Gerät, in einem der Umfarigsgeschwindigkeit der Kurbel gleichen, unter- oder übersetzten Verhältnis beweglich.

Durch die in festem Abstand voneinander befindliche Anordnung der vorderen Querführung und der rückwärtigen Lagerung des Lenkstabes auf dem gemeinsamen Schlitten und die nachgiebige Lagerung des einen Endteiles des Lenkstabes kann derselbe seine wirksame Länge zwischen seiner hinteren Lagerung und seiner vorderen Kreuzung mit der vorderen Querführung und der Kurbel ändern, so daß in jeder beliebigen Lage des Gerätes

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das von dem Lenkstab und der verstellbaren Querführung gemeinsam gelenkte, die Beschreibvorrichtung tragende Führungsstück die Strecke zwischen Kurbelzapfen und Lenkstabhintergelenk genau im Verhältnis der beiden Ellipsenhalbachsen teilt. Durch die beschriebene hintere und vordere Umführung des Lenkstabes bzw. seiner Lagerung und die unterschiedliche Höhenlage der beiden Querführungen kann die hintere, einstellbare Querfüh-

rung einerseits bis unter die vordere feste Querführung, andererseits bis unter den rückwärtigen fest angeordneten Gelenkzapfen des Lenkstabes gestellt und es können dadurch Ellipsen entweder mit extrem geringem oder mit extrem großem HaIb-

achsenverhältnis gezeichnet werden.

In der nachfolgenden Einzelbeschreibung sind noch an dem Gerät angeordnete Einstellvorrichtungen beschrieben, durch welche dasselbe je nach den gegebenen Maßen oder Bedingungen mühelos eingestellt werden kann.

Durch die angegebenen neuen Merkmale ist sowohl ein mathematisch genaues Zeichnen von Ellipsen gewährleistet als auch der Aufbau und die Handhabung des Gerätes vereinfacht und eine

rasche Einstellung desselben bei einer beliebigen angegebenen Bedingung ermöglicht. Ebenso eignet sich das Gerät auch zum Zeichnen von anderen Kurven.

In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausfüh-

rungsform des Erfindungsgegenstandes in vier Figuren dargestellt. Es zeigt

Fig. ι das Schema, nach welchem das Gerät gebaut ist und arbeitet,

Fig. 2 das Gerät in Seitenansicht, seinen vorde-

ren Teil in senkrechtem Axialschnitt,
Fig. 3 dasselbe in Draufsicht,
Fig. 4 dasselbe in Stirnansicht.
Von der auf dem hinteren Fuß 1 und zwei vorde-. ren seitlichen Stützen 2 dreipunktförmig getrage-

nen Hauptlängsschiene 3 ist der gesamte Mechanismus des Gerätes getragen. Am Vorderende der Hauptlängsschiene 3 ist eine senkrechte Achse 4 drehbar angeordnet. Die Achse 4 trägt an ihrem Unterende eine in ihrer Länge verstellbare

Kurbel 5. An einer auf der Hauptlängsschiene 3 geführten Rollenführung 13 ist ein stabförmig gestalteter-und wie die Hauptlängsschiene 3 gerichteter Schlitten 10 in Richtung der Hauptachse beweglich aufgehängt. Dabei befinden sich die vor

und hinter der Rollenführung 13 sich erstreckenden Teile des Schlittens 10 in senkrechtem Abstand von der Unterseite der Hauptlängsschiene 3. Am Vorderende des Schlittens 10 ist eine Querführung 9 mit der Mitte ihrer Länge fest angesetzt.

In dieser vorderen, festen Querführung 9 liegt ein Gleitstein 8, in welchen der Kurbelzapfen 7 eingreift, so daß bei Drehen der Kurbeis durch Gleiten des Gleitsteines 8 entlang der Querführung 9 der Schlitten 10 auf der Hauptlängsschiene 3

hin und her bewegt wird. Durch die Verstellbarkeit der Kurbel 5 kann das Maß der Längsbewegung des Schlittens 10 auf das Maß der Länge der großen Ellipsenachse eingestellt werden. Hinter der festen Querführung 9 ist eine zweite' Querführung 12 mit einem in ihrer Mitte angesetzten Schieber auf einer Unterschiene des Schlittens 10, also gegenüber der vorderen Querführung 9 in der Höhe versetzt, in Richtung der Hauptlängsschiene 3 verschieb- und mittels einer Stellschraube einstellbar. Die beiden Querführungen 9 und 12 ragen also mit je einer halben Länge rechtwinklig von dem Schlitten 10 frei ab. In dem hinteren Teil des Schlittens 10 ist mittels eines unter der Hauptachse senkrecht angeordneten Zapfens 11 ein seitlich ausschwenkbarer Lenkstab 6 gelagert. Derselbe ist mit einem ausholenden Endbügel 16 um und unter das Hinterende des Schlittens 10 und unter den beiden Querführungen 9 und 12 hindurchgeführt. Bei der vorderen Querführung 9 ist der Lenkstab 6 in einem waagerechten, unteren, hülsenförmigen Teil 17 eines Lagers längs beweglich geführt, welches mit seinem oberen senkrechten Teil 18 auf dem Kurbelzapfen 7 und im Gleitstein 8 der vorderen Querführung 9 seitlich schwenkbar gelagert ist. Die Anordnung der Lagerung der beiden Enden des Lenkstabes 6 kann auch umgekehrt sein, also daß er in einem hinteren auf den Gelenkzapfen 11 schwenkbaren Lager längs beweglich und mit einem vorderen Bügel auf dem Kurbelzapfen 7 und im Gleitstein 8 seitlich schwenkbar gelagert ist. In jedem Fall kann sich der Lenkstab 6 selbsttätig mit seiner Mittelachse genau unter die Kreuzung der Mittelachse der Kurbel 5 und der vorderen Querführung 9 einstellen und seine wirksame Länge zwischen dem Kurbelzapfen 7 und seinem hinteren Gelenkzapfen 11 im Verlauf seiner Ausschwenkbewegung ändern. Dabei stehen der Lenkstab 6 und die verschiebbare Querführung 12 an ihrer Kreuzungsstelle durch, je ein auf ihnen geführtes und aneinander drehbar gelagertes Gelenkstück 19, 20 miteinander im Eingriff, wobei das untere Gelenkstück 20 einen Schreibstift 21 trägt. An Stelle des letzteren kann auch ein Taster oder ein Bearbeitungswerkzeug od. dgl. angeordnet sein.

Da der Kurbelzapfen 7 auf die geschilderte Weise zugleich mit der vorderen Querführung 9 und dem vorderen Teil des Lenkstabes 6 im Eingriff steht, wird bei Drehen der Kurbel 5 der Schlitten 10 mit seinen Querführungen 9 und 12 und dem Lenkstab 6 auf der Hauptführungsschiene 3 in Richtung der großen Achse der Ellipse bewegt und das Vorderende des Lenkstabes 6 zugleich auf einem der großen Ellipsenachse entsprechenden Kreis seitlich ausgeschwenkt. Durch Verstellen der einstellbaren Querführung 12 abseits der Mittelachse der festen Querführung 9 wird das Gelenk 19, 20 zwischen Lenkstab 6 und Querführung 12 auf einen Bruchteil des Kurbelradius und der großen Ellipsenhalbachse eingestellt. Dadurch werden die Ordinaten des Kreises der Kurbel im eingestellten Halbachsenverhältnis der Ellipse verkleinert in dieselbe eingetragen.

Bewegt man das Gerät längs oder quer zu seiner Hauptführung 3 zur Zeichenfläche oder umgekehrt, diese gegenüber dem Gerät in der Umfangsgeschwindigkeit der Kurbel gleichem oder unter-

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oder übersetztem Geschwindigkeitsverhältnis, so erhält man originale oder gestreckte oder gedrängte Sinuskurven.

An der Hauptlängsschiene 3 ist eine von einer Nullmarke nach beiden Richtungen zählende Skala angeordnet, auf deren Nullmarke bei rechtwinkliger Stellung der Kurbel 5 zur Hauptachse 3 in Hauptlängsrichtung auf Null gestellter Kurbel 5 eine am Schlitten 10 angeordnete Marke deutet und auf welcher man bei der letztgenannten Stellung der Kurbel 5 deren Radius bzw. die große Halbachse der Ellipse durch Verschieben des Schlittens 10 samt der Kurbel 5 einstellen kann. Die Stellung der Kurbel 5 kann dann durch eine in ihre Schwalbenschwanzführung 22 am Unterende der Kurbelachse 4 eingeführte gerändelte Stellschraube 23 gesichert sein. Auf der einstellbaren Querführung 12 ist eine von der Mitte nach einem oder beiden Enden messende Skala und auf dem darin laufenden Gleitstück 19 eine Marke angeordnet, womit, bei Feststellung der Kurbel 5 quer zur Hauptlängsachse, die kleine Halbachse der Ellipse einstellbar ist.

Man hat also mit der zuletzt genannten Einstellvorrichtung die Möglichkeit, die gegebene kleine Halbachse einzustellen. Am hinteren Fuß 1 der Hauptführungsschiene 3 ist ein Lineal 14 mit einem Längsführungslager 15 seitlich schwenkbar angeordnet, derart, daß es durch Anschlag am Fuß 1 mit der einwärts gerichteten Meßkante 24 seines vorderen Teiles einwärts unter die Hauptachse des Ganzen geschwenkt werden kann. Der vordere Teil des Lineals kann entlang seiner Meßkante eine Skala aufweisen.

Claims (13)

1. Patentansprüche:

   i. Gerät zum Beschreiben und Abtasten von Kurven, insbesondere Ellipsen, Sinuskurven u. dgl., mit einer Kurbel, die über einer Längsmittellinie gelagert und in ihrer Länge einstellbar ist, deren Kurbelzapfen mit der vorderen quer liegenden Gleitführung eines entlang der Längsmittellinie beweglichen Schlittens und mit dem vorderen Teil eines Lenkstabes im Eingriff steht, welcher mit seinem Hinterende über der Längsmittellinie seitlich aus derselben schwenkbar gelagert ist, sowie mit einer hinteren quer liegenden Gleitführung, die auf dem Schlitten verstellbar ist, wobei auf dieser und dem Lenkstab Gleitstücke angeordnet, in deren Kreuzungsstelle drehbar verbunden sind und darunter eine Schreibvorrichtung tragen, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl für die feste Anordnung einer vorderen (9) und die in Hauptachsenrichtung verstellbare Anordnung einer hinteren Querführung (12) einerseits als auch für das hintere senkrechte, gegenüber der vorderen Querführung (9) in unveränderlichem Abstand befindliche Schwenklager (11) des Hinterendes des Lenkstabes (6) andererseits ein einziger verschiebbarer Schlitten (10) vorgesehen ist, der entlang der Hauptlängsschiene (3) mittels einer an deren Vorderende gelagerter Kurbel (5) in an sich bekannter Weise bewegt wird.
2. 2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ganze Kurvenbeschreibmechanismus von der einzigen, beispielsweise mit einem hinteren Fuß (1) und zwei vorderen seitlichen Stützen (2) dreipunktgelagerten Hauptlängsschiene (3) getragen ist.
3. 3. Gerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß parallel und auf der Hauptlängsschiene (3), z.B. mittels einer diese umfassenden Führung (13), der ebenfalls schienenförmig gestaltete und gerichtete Schlitten (10) geführt ist.
4. 4. Gerät nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten (10), abgesehen von seiner Führung (13), von der Unterseite der Hauptlängsschiene (3) in der Höhe abgesetzt ist.
5. 5. Gerät nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Vorderende des Schlittens (10) in gleicher Höhe mit demselben die vordere, in bekannter Weise mit dem Kurbelzapfen (7) im Eingriff stehende Querführung (9) befestigt ist.
6. 6. Gerät nach Anspruch 1 bis S, dadurch gekennzeichnet, daß hinter der fest an dem Schlitten (10) angeordneten vorderen ,Querführung

   (9) eine mittels eines fest angesetzten Schiebers an der Unterseite des Schlittens (10), also in der Höhe gegenüber der vorderen Querführung (9) versetzte Querführung (12) angeordnet ist.
7. 7. Gerät nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das hintere Schwenklager (11) des Lenkstabes (6) auf dem freien hinteren Ende des Schlittens (10) angeordnet ist.
8. 8. Gerät nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der hintere Teil (16) des Lenkstabes (6) und die vordere Lagerung (19, 20) desselben um das hintere Ende des Schlittens (10) bzw. die vordere Querführung

   (9) herum so tief geführt sind, daß der Lenkstab (6) die Querführungen (9 und 12) unterfährt. .
9. 9. Gerät nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Endteil des Lenkstabes (6) in einem waagerechten, hülsenf örmigen Teil (17) eines Lagers längs beweglich und mit dem anderen, senkrechten Teil (18) des Lagers entweder auf dem Kurbelzapfen (7) bzw. im Gleitstein (8) der vorderen Querführung (9) gelagert ist, während der andere Endteil des

   - Lenkstabes im Lager (n) gelagert ist.
10. 10. Gerät nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß es, längs oder quer zu seiner Hauptlängsschiene (3) zur Zeichenfläche, oder umgekehrt die letztere zum Gerät, in einem der Umfangsgeschwindigkeit der Kurbel gleichen, unter- oder übersetzten Verhältnis beweglieh ist.

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11. 11. Gerät nach Anspruch ι bis io, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Hauptlängsschiene (3) eine von einer Nullmarke aus nach beiden Richtungen zählende Skala und auf dem Schlitten (10) eine Einstellmarke angeordnet ist.
12. 12. Gerät nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß auf der einstellbaren Querführung (12) eine von der Mitte nach einem oder beiden Enden zählende Skala an-' geordnet ist.
13. 13. Gerät nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß am hinteren Fuß (1) der Hauptlängsschiene (3) ein Lineal (14) derart schwenkbar gelagert ist, daß es bei Anschlag mit dem Fuß mit einer an seinem vorderen Teil angeordneten Meßkante (24) unter der Hauptachse des Gerätes liegt.

    Angezogene Druckschriften:
    Deutsche Patentschrift Nr. 69 899.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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