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Die Erfindung betrifft ein Zeichengerät für Ellipsen mit einer ersten und einer zweiten Welle mit zueinander veränderbarem Abstand, wobei die erste und die zweite Welle über ein Getriebe mit einem Übersetzungsverhältnis von 1 : 2 miteinander verbunden sind und die gleiche Drehrichtung aufweisen und wobei mit der zweiten Welle ein Zeichenstift drehfest verbunden ist, dessen Radialabstand von der Drehachse der zweiten Welle einstellbar ist.
Ellipsen werden üblicherweise mit Hilfe von sogenannten Ellipsenschablonen gezeichnet oder mit Näherungskonstruktionen konstruiert, wobei Ellipsenschablonen den Nachteil haben, dass für verschiedenste Grössen und Achsverhältnisse von Ellipsen eine grosse Anzahl von Schablonen bereitgehalten werden muss, und Näherungskonstruktionen den Nachteil haben, dass sie erstens nicht völlig exakt und zweitens umständlich sind.
Ein gattungsgemässes Zeichengerät ist aus der CH-PS 241 919 bekannt, das jedoch eine in seiner Dimension sehr grosse Konstruktion aufweist. Dies führt dazu, dass die Lagerung dieses Zeichengerätes umständlich ist und es auch sehr umständlich zu handhaben ist, da durch die grossen Bauteile des Zeichengerätes das Zeichenblatt an der Zeichenstette so weit verdeckt wird, dass das richtige Anordnen des Zeichengerätes, insbesndere bei kleinen zu zeichnenden Ellipsen, sehr schwierig ist. Ähn ! iche Zeichengerä- te, die jedoch ebenfalls die genannten Nachteile aufweisen, sind aus der DE-OS 2 013 099, DE-PS 273 484, DE-PS 197 973, CH-PS 281 463, US-PS 1 872 973 und der US-PS 1 623 348 bekannt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Zeichengerät zur Verfügung zu stellen, mit dem Ellipsen einfach, genau und schnell gezeichnet werden können und das die genannten Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe bei einem gattungsgemässen Zeichengerät dadurch gelöst, dass das Zeichengerät die an sich bekannte Form eines Zirkels aufweist, dass die Schenkel des Zirkels hohl ausgebildet sind, dass die in den hohlen Schenkeln angeordneten Wellen biegsam und verdrehsteif sind, und dass das Getriebe im Zirkelkopf angeordnet ist.
Das erfindungsgemässe Zeichengerät unterscheidet sich vom nachgewiesenen Stand der Technik insbesondere dadurch, dass es im wesentlichen die an sich bekannte Form eines Zirkels aufweist und dass es konstruktiv sehr einfach und "schlank" aufgebaut ist, wodurch die an sich bekannte Form eines Zirkels überhaupt erst möglich wurde.
Die Erfindung macht sich den Umstand zunutze, dass eine Ellipse die Summe zweier gegenläufiger Kreisbewegungen ist, wobei der Radius des ersten Kreises r1 der Mittelwert der beiden Ellipsenabschnitte a und b r1 = (a+b)/2 und der Radius des zweiten Kreises r2 die mittlere Abweichung der beiden Ellipsenab- schnitte a und b r2 = (a-b)/2 ist und wobei sich der zweite Kreis in entgegengesetzter Drehrichtung zum ersten Kreis bewegt (Fig. 1). Die beiden Wellen entsprechen den Mittelpunkten der Kreise, so dass bei entsprechender konstruktiver Gestaltung des Zeichengerätes auf einfache Weise Ellipsen gezeichnet werden können.
Als Zeichenstift kann jede beliebige Einrichtung, wie sie auch bei bekannten Zeichengeräten wie Zirkeln bekannt ist, z. B. Bleistiftminen oder Tuscheschreiber, verwendet werden.
Das Getriebe kann drei Zahnräder aufweisen, wobei das erste mit der ersten Welle verbundene Zahnrad und das dritte mit der zweiten Welle verbundene Zahnrad über ein Zwischenzahnrad verbunden sind.
Um mit Hilfe des erfindungsgemässen Zeichengerätes eine Ellipse zeichnen zu können, ist es erforder- lich, dass die erste Welle gegenüber dem Blatt, auf dem die Ellipse zu zeichnen ist, nicht verdreht werden kann. Dazu kann erfindungsgemäss vorgesehen sein, dass die erste Welle drehfest mit einer Bodenplatte, die gegebenenfalls eine mit der Wellenachse fluchtende Spitze aufweist, verbunden ist. Die Bodenplatte wird dabei am Blatt Papier festgehalten und die mit der Wellenachse fluchtende Spitze wird im Achsenkreuz der
Ellipse eingesetzt. Die Bodenplatte kann jede beliebige Form aufweisen und beispielsweise auch aus durchsichtigem Werkstoff hergestellt sein.
Dabei kann die Bodenplatte am freien Ende eines Schenkels befestigt sein, die mit der ersten Welle drehsteif verbunden ist und am freien Ende des zweiten Schenkels ist der Zeichenstift mit der zweiten
Welle drehfest verbunden, wobei die Kupplung der beiden Wellen durch das im Zirkelkopf angeordnete
Getriebe erfolgt.
Insbesondere bei der zweiten Welle ist es wesentlich, dass das Ende, an dem der Zeichenstift befestigt ist, senkrecht zur Zeichenebene ausgerichtet ist, um ein einwandfreies Zeichnen der Ellipse zu erlauben.
Um dies zu gewährleisten, kann gemäss einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass in den Schenkeln ein Gelenk vorgesehen ist und dass der dem Zirkelkopf benachbarte Teil der Schenkel vorzugsweise in Form von Parallellenkern ausgebildet ist. Durch die Gelenke in den Schenkeln können die
Enden der Schenkel immer senkrecht zur Zeichenebene ausgerichtet werden, wobei, wenn die dem
Zirkelkopf benachbarten Teile der Schenkel in Form von Parallellenkern ausgebildet sind, die freien Enden
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der Schenkel automatisch immer parallel zueinander und folglich bei Gebrauch im rechten Winkel zur Zeichenebene ausgerichtet sind.
Die biegsamen, verdrehsteifen Wellen können auf beliebige Weise, z. B. als Kettenwelle, als biegsame Kunststoffwelle oder auch als Welle mit Kardangelenken ausgebildet sein, wobei lediglich die Grundforderung erfüllt sein muss, dass eine Verwindung der Welle so weit wie möglich ausgeschlossen ist.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Welle mit einer Halterung drehfest verbunden ist und dass der Zeichenstift an einer Gewindestange angeordnet ist, die in der Halterung über ein Handrad verstellbar und gegenüber der Halterung unverdrehbar gelagert ist, wodurch ein einfaches und sicheres Einstellen des Abstandes zwischen dem Zeichenstift und der zweiten Welle ermöglicht wird.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Es zeigt Fig. 1 das geometrische Grundprinzip, auf dem die Erfindung beruht, Fig. 2 eine Ausführungsform der Erfindung, die ähnlich wie ein an sich bekannter Zirkel ausgebildet ist, Fig. 3 das Detail 111 aus Fig. 2 in vergrössertem Massstab, Fig. 4 eine Ansicht auf das Detail von Fig. 3 von unten, Fig. 5 das Detail V von Fig. 2 in vergrössertem Massstab, Fig. 6 das Detail VI von Fig. 2 in vergrössertem Massstab, wobei der Umriss des Zirkelkopfes nur schematisch angedeutet ist und Fig. 7 eine Prinzipskizze eines Parallellenkers, wie er beim Zeichengerät von Fig. 2 verwendet werden kann.
In Fig. 1 ist das Grundprinzip dargestellt, auf dem die vorliegende Erfindung beruht. Demnach ist eine Ellipse mit einer Hauptachslänge 2a und einer Nebenachslänge 2b das Ergebnis der gegenläufigen Bewegungen zweier Kreise c und d, wobei der Radius r1 des Kreises c r1 = (a+b)/2 und der Radius r2 des Kreises d r2 = (a-b) /2 ist. Der Mittelpunkt Mc des Kreises c liegt im Achsenkreuz der Haupt- und Nebenachse der Ellipse und der Mittelpunkt Md des Kreises d liegt auf dem Kreis c. Die Ellipse ist die Summe aller Punkte P, die erzeugt wird, wenn sich der Kreis d mit seinem Mittelpunkt Md entgegen dem Uhrzeigersinn bewegt, während sich der Punkt P am Kreis d im Uhrzeigersinn bewegt.
In Fig. 2 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemässen Zeichengerätes dargestellt, die grundsätzlich wie ein an sich bekannter Zirkel aufgebaut ist. Die Schenkel 9,10 sind jedoch hohl ausgeführt und in ihnen sind Wellen 1,2 aufgenommen. Der Abstand zwischen den Schenkeln 9,10 und somit zwischen den freien Enden der Wellen 1,2 ist über eine doppelgängige Gewindespindel 16 mit einem Handrad 17 auf an sich bekannte Weise verstellbar.
Da es insbesondere bei der Welle 2 wichtig und auch bei der Welle 1 von Vorteil ist, wenn diese an ihrem freien Ende bei Gebrauch im rechten Winkel zur Zeichenebene ausgerichtet ist, sind in den Schenkeln 9, 10 des Zirkels Gelenke 12, 13 vorgesehen, in weichen die Wellen 1,2 umgelenkt werden. Das Gelenk 13 ist in Fig. 5 in vergrössertem Massstab dargestellt, wobei das entsprechende Gelenk der Welle 1 nur schematisch angedeutet ist. Die Welle 1 kann auf beliebige Art hergestellt sein, so lange sie verdrehsteif ist. Insbesondere kann daher eine aus Kettengliedern zusammengesetzte Kette verwendet werden, die im Bereich der Gelenke 12,13 eine ausreichende Gelenkigkeit besitzen. Es können auch Kardangelenke verwendet werden, die im Bereich der Gelenke 12, 13 und des Zirkelkopfes 11 vorgesehen sind und die in den Schenkeln 9,10 vorgesehene gerade Wellenstücke miteinander verbinden.
Selbstverständlich kann auch eine flexible Welle aus Kunststoff oder einem anderen Werkstoff verwendet werden..
Gemäss der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die dem Zirkelkopf 11 benachbarten Teile 14,15 der Schenkel 9,10 in Form von Parallellenkern 18, 18'ausgeführt sind, wie in Fig. 7 schematisch dargestellt ist.
Der die Parallellenker 18, 18'miteinander verbindende Teil 19 ist im Zirkelkopf 11 aufgenommen und der die Parallellenker 18, 18'am anderen Ende miteinander verbindende Teil 20 ist in den Schenkelteile 21 und 22 aufgenommen. Durch diese Ausbildung der Schenkel 9,10 ist auf einfache Weise gewährleistet, dass die Teile der Wellen 1,2, die in den Schenkelteile 21,22 aufgenommen sind, immer parallel zueinander ausgerichtet sind und bei Gebrauch auf einfache Weise im rechten Winkel zur Zeichenebene ausgerichtet werden können.
Am freien Ende 21 des Schenkels 10 ist eine Bodenplatte 30 vorgesehen, die mit der Welle 1 drehfest verbunden ist. Die Bodenplatte 30 kann, wie in Fig. 3 und 4 dargestellt, einen kreisrunden Querschnitt aufweisen und mit Noppen 23 und einer Spitze 8 ausgestattet sein, wobei die Spitze 8 mit der Achse der Welle 1 fluchtet. Die Bodenplatte 30 kann weiters aus durchsichtigem Werkstoff hergestellt sein und
Markierungen 26 aufweisen, die mit der Hauptachse und der Nebenachse der Ellipse zur Überdeckung zu bringen sind.
Anstatt der dargestellten Grundplatte 30 kann natürlich jede andere geeignete Form einer Grundplatte verwendet werden, wobei insbesondere auch Ausführungsformen denkbar sind, die von der Mittelachse nach aussen ragende Füsschen aufweisen, die den Blick auf die Spitze 8 freigeben, so dass auf einfache
Weise kontrolliert werden kann, ob diese genau im Achsenkreuz der Ellipse eingesetzt ist.
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In Fig. 6 ist schematisch ein aus drei Zahnrädern 4,5 und 6 bestehendes Getriebe dargestellt, das im nur in strichlierten Linien angedeuteten Zirkelkopf 11 aufgenommen ist. Durch eine entsprechende Dimensionierung der Zahnräder 4 und 5, die mit den Wellen 1 und 2 verbunden sind, wird ein Übersetzungsverhältnis von 1 : 2 geschaffen, d. h., dass sich die Welle 2 doppelt so schnell dreht, wie die Welle 1. Durch das Zwischenzahnrad 6, das über eine Welle 3 im Zirkelkopf 11 gelagert ist, weist die Welle 2 überdies die gleiche Drehrichtung wie die Welle 1 auf.
Das freie Ende der zweiten Welle 2 ist mit einer Halterung 25 drehfest verbunden, die im unteren Schenkelteil 22 des zweiten Schenkels 9 des Zirkels drehbar gelagert ist. In der Halterung 25 ist eine Gewindespindel 27 unverdrehbar und über ein Handrad 28 verstellbar im rechten Winkel zur Welle 2 verschiebbar gelagert. An einem Ende weist die Gewindespindel 27 einen Zeichenstift 7 auf, der gegebenenfalls in Richtung des Doppelpfeiles 29 schwenkbar gelagert sein kann. Am freien Ende kann die Halterung 25 eine Spitze 26 aufweisen, um den Radius r1 am Zirkel einfacher einstellen zu können. Der Radius r2 ist der Abstand zwischen der Spitze 26 und der Spitze des Zeichenstiftes 7. Um den Radius r2 möglichst klein einstellen zu können, kann wie bereits erwähnt, vorgesehen sein, dass der Zeichenstift 7 schwenkbar an der Gewindespindel 27 befestigt ist.
Zum Zeichnen einer Ellipse mit Hilfe des Zeichengerätes von Fig. 2 muss Zuerst über das Handrad 17 der Radius r1 und anschliessend über das Handrad 28 der Radius r2 eingestellt werden. Anschliessend wird die Grundplatte 30 mit der Spitze 8 genau am Achsenkreuz der Ellipse (dem Mittelpunkt Mc des Kreises c in Fig. 1) positioniert und dort festgehalten. Wird nun der Zirkel gegen den Uhrzeigersinn gedreht, so bewegt sich gleichzeitig der Zeichenstift 7 um die Achse 2 im Uhrzeigersinn und die Ellipse wird wie in Fig.
1 zum Teil dargestellt, gezeichnet.
Zusammenfassend kann die Erfindung dadurch beschrieben werden, dass ein Zeichengerät für Ellipsen eine erste 1 und eine zweite 2 Welle mit zueinander veränderbarem Abstand aufweisen. Die erste 1 und die zweite 2 Welle sind über ein Getriebe 4,5, 6 mit einem Übersetzungsverhältnis von 1 : 2 miteinander verbunden und weisen die gleiche Drehrichtung auf. Mit der zweiten Welle 2 ist ein Zeichenstift 7 drehfest verbunden, dessen Radialabstand von der Drehachse der zweiten Welle einstellbar ist.
Das Zeichengerät weist die an sich bekannte Form eines Zirkels auf, wobei die Schenkel 9,10 des Zirkels hohl ausgebildet sind. Die in den hohlen Schenkeln 9,10 angeordneten Wellen 1,2 sind biegsam und verdrehsteif und das Getriebe 4,5, 6 ist im Zirkelkopf 11 angeordnet.