Rechenmaschine mit nur einer Staffelwalze. (@e@,enstand vorliegender Erfindung ist eine Rechenmaschine für alle vier Rechen arten, mit nur einer Staffel-valze und um diese im Kreise herum, angeordneten Schalt- und Zä hlwerkgliedern.
Gegenüber bekannten Rechenmaschinen dieser Art unterscheidet sieh der Erfindungs- gegenstand dadurch, class Einstellrädchen -Lind Zebnerschaltrüdchen mit je fünf Zähnen vorge sehen sind und in den Antrieb z-visehen Ein stellrädchen und Ziffernrolle eine Unt.er- setzniig einT-escbaltet ist, das Ganze derart, dass die Ziffernrollen je Zahn der Staffelwalze einen Zehntel einer zollen Umdrehung aus führen.
In der Zeichnung ist eine der Erfindun- gemäss ausgebildete Kleinrechenmaschine bei spielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt: Fig. -1 die Rechenmaschine im.
Längs schnitt, teihveise in Ansicht, Fig. 2 einen Teilquerschnitt nach der Linie 11-11 in Fig. 1, Fig. 3 die Staffelwalze mit.
einem Einstell zahnrad des niedersten Stellenwertes in An sieht, Fi-. 4 eine -weitere Ausfübrun -sform der Staffelwalze mit einem Einstellglied in An sicht, Fi-. 5 einen Teilquerschnitt durch die Verzahnung der Staffelwalze mit einem Ein stellglied im 1-lorizontalsehnitt, Fi-. 6 die Zehnerschaltglieder einer Stelle sowie weitere Schaltlieder im Schaubild,
die Fig. 7 bis 10 zwei zusammengehörige Schaltglieder in verschiedenen Stellungen, während eines Schaltvorganges in teilweise beschnittener Draufsicht, und die Fig. 11 zeigt. die Staffelwalze und einige Einstellrä,dehen in schematischer Darstellung. Von der Rechenmaschine sind in der Zeich nung nur die - für das Verständnis der Fir- Nndung notwendigen lIaseliinenteile veran schaulicht und im folgenden beschrieben.
Auf einer im llasehinenkörper belagerten Achse 1, die durch eine Kurbel 2 in Drehung versetzt werden kann, sitzt fest eine Staffel walze 3. Die Staffelwalze 3 weist an ihrem Umfang eine Zahngruppe a auf, deren Zähne auf die Einstellrädchen 4 für das Resultat werk c einwirken.
Die Zahngruppe a setzt sieh, wie aus Fib. 3 und 4 zu ersehen ist, aus den nach den Werten 1 bis 9 gestaffelten Zahnbogen a1 und den nach den Komplemen- tärzahlen 9 bis 0, also ini entgegengesetzten Sinne gestaffelten Zahnbogen<U>a.,</U> zusammen. Ausserdem ist bei der Staffelwalze nach Fi-. 3 ein der Zahngruppe vor- oder nachgesetzter Zahn z und bei der nach Fib.4 ein zehn zähniger Zahnbogen z,
vorgesehen. Die Zahn- ;.ruppe a ist auf einen Sektor der Staffelwalze beschränkt, der in der Normalstellung der Staffelwalze ausserhalb des Bereiches der Ein stellrädchen 4 steht. Die Einstellrädchen sind in einem die Staffelwalze konzentrisch umgehenden Kreis angeordnet. Sie sitzen axial verschiebbar und gegen Drehung ge sichert auf Achsen 5. Die Einstellrädchen 4 sind durch Stellschieber 6 für sich einstellbar. Die Stellschieber 6 sind auf Säulen 7 geführt. und werden an einer dem einzustellenden Werte 0 bis 9 entsprechenden Stelle durch eine in Rasten 8 der Säulen 7 eingreifende, federbelastete Kugel 9 festgestellt.
Die Stell schieber 6 ragen mit ihrem Griffe aus Ver tikalschlitzen 15 des Gehäuses heraus.
Die Übertragungseinrichtung vom Einstell werk auf das Resultatwerk besteht aus fol gendem: Auf dem obern Ende der Achse 5 sitzen Übertragungsrädchen 10, die in Zahntrieb- linge 11 eingreifen. Die Zahntrieblinge 11 sind mit je einem Zehnerschaltdaumen 12 be kannter Ausbildung sowie einer Ziffernrolle 13 fest verbunden; sie sitzen lose drehbar auf Bolzen 14, die im rechten Winkel zu den Achsen 5 in radialen Bohrungen des drehbar gelagerten Zählwerkkörpers 16 starr einge setzt sind.
Der Antrieb der Ziffernrollen 13 ist gegen über dem der Einstellrädchen untersetzt, und zwar beispielsweise bei der veranschaulichten Ausführungsform 1 :2. Zu diesem Zwecke sind die Übertragungsrädchen 10 fünfzähnig und die Zahntrieblinge 11 zehnzähnig aus gebildet. Das Ganze ist derart, dass die Zif fernrollen je Zahn der Staffelwalze einen Zehntel einer vollen Umdrehung ausführen.
Bei den gegebenen kleinen Raumverhält nissen sind die Abmessungen, insbesondere der Übertragungsrädchen 10, sehr klein -(3,4 mm Durchmesser), so dass beispielsweise die Ver wendung von Kegelrädchen, wenn nicht ge rade unmöglich, so doch praktisch sehr un vorteilhaft wäre. Deshalb ist eine Triebstock verzahnung vorgesehen, indem die Über tragungsrädchen 10 zu Stiftenrädchen ausge bildet sind, welche in die normal verzahnten Trieblinge 11 eingreifen.
Bei dem beschriebenen Antrieb ist zur Dre hung einer Ziffernrolle 13 um eine Ziffern stelle die doppelte *V@Tinkeldrehung des Über- tragungsrädchens 4 und mithin auch. der Staffelwalze 3 erforderlieli, so da.ss sich die Flieder auf Drehwiderstände der Zählwerk,- einen grösseren Kurbelweh- verteilen.
Das Zehnersehalträdehen. sitzt airf der Achse 5 und mass daher bei Eintritt, einer Zehnerschaltung ebenfalls die doppelte Win- keldrehun- wie die Zahlenrolle erhalten. Dies wird durch absatzweises, vorliegendenfalls zweimali-,es Schalten des Zehner:sehalträdchens erreicht.
Die hierzu erforderliche Einriehtuir,- ist folgendermassen getroffen: Die Zehnersehalträdcheri bilden f-'ünfzzih- nige, starr miteinander verbundene Doppel rädchen 17, 7.8 (Fig. 1. und 6 bis 10), die auf den Achsen 5 längsverstellbar sitzen.. Die fünf Zähne beider Rädchen 17 arid 1 8 sind um die halbe Zahnteilung zueinander ver setzt (Fig. 7 bis 1.0).
In eine Einhalsung 19 (Fig. 6) der Zehnersehalträdehen 17,18 greift eine Gabel 20 ein, die mittels eines recht winkelig abstehenden Stiftes '0' (Fig. 1.) in einem unbeweglichen Lagerkörper 21 geführt ist. Auf den Stift 20' wirkt der Zehner schaltdaumen 12 der nächst niederen Stelle des Resultatwerkes ein. Die Rädchen 1.8 für das Resultatwerk werden durch einen Zehner schaltzahn 22 und die Rädchen 17 durch ein Glied 23 geschaltet. Der Zehnerschaltzahn 22 ist an einer Scheibe 21- vorgesehen.
Die Schalträdchen 17 bilden im Verein mit dein Schaltglied 23 Sperrvorrichtungen, welche die Achsen 5 mit den auf ihnen sitzenden Räd chen 4, 18, 17, 10 und die Zahntrieblin,ge 11 nach erfolgter Zehnerschaltung stillsetzen. Zu dem Zwecke ist das Schaltglied 23 an seinem Aussenrande kreisfogenförmig und greift mit diesem Rand in der Sperrstellung in eine Zahnlücke der Rädchen 17 ein. Aus der Scheibe 24 ist ein schräg ansteigender Lappen 25 heraus--gebogen, der zur Rückstel lung der Zehnersehalträdchen 17, 18 aus der Schaltlage dient.
Eine Sperrscheibe 26 (Fig.1.) sperrt in bekannter Weise die Schalt rädchen 17, wenn keine Zehnersehaltun- ein tritt. Die Schalt- und Sperrglieder 23, 24,26 sind starr miteinander verbunden. Dieses starre Ganze ist mit der Achse 1 und durch einen Stift 27 mit. der Staffelwalze 3 auf Drehung gekuppelt, nimmt jedoeli an der axialen Verschiebuung der Achse nicht teil.
Der Schaltvorgang bei Eintritt einer Zeh nerschaltung ist. folgender: Gelangt eine der Ziffernrollen 7 3 z. B. von 9 auf 0, so wird durch den Schaltdaumen 1.2 der darunter befindliche Stift 20' nach ab wärts gedrückt und das Schalträdchen 17, 18 des nächst höheren Stellenwertes in den Be- wegung;sbereieh des Zehnerschaltzahnes 22, das ist in die striehliert angedeutete Stellung (Fi;.6) gebracht. Durch den Schaltzahn 22 wird dann das Kehalträdehen 18 aus der Stellung in Fig. 7 in die nach Fig. 8 ge bracht.
Die hierbei ausgeführte . /. Dreh bewegung des Schalträdchens 18 beträgt weni ger als eine Fünftelumdrehung. Die volle Fünftelumdrehung besorgt dann das Glied 23, indem es das mit dem betreffenden Rädchen 18 verbundene Rädchen 17 aus der Stellung in Fig. 9 in die Stellung nach Fig. 10 bewegt und gleichzeitig für den Augenblick sperrt. Bei der noch folgenden Drehbewegung der Scheibe 24 gelangt der Lappen<B>25</B> unter den längeren Schenkel 20" der Gabel 20 und stellt. diese mit dem Stift 20' und Schalträdchen 17, 18 in die Normalstellung zurück.
In dieser sowie in der Schaltstellung werden die Schalt rädchen<B>17,</B> 18 durch eine um. den Lager körper 21 herum gelegte Schraubenfeder 28 festgehalten, die in Rasten 29 der Stifte 20' eingreift.
Zufolge der beschriebenen Untersetzung werden auch fünfzähniae Einstellrädchen 4 (Fug. 5) verwendet. Die\ fünfzähnige Ausbil dung der Einstellrädchen hat den wesent lichen Vorteil einer sehr gedrängten Bauweise. Ist die Rechenmaschine so konstruiert, dass die Staffelwalze immer nur nach einer Dreh richtung arbeitet, so erhalten die Zähne 30 der Einstellrädchen 4 und Staffelwalze 3 eine einseitige bzw. unsvmmetrische Form (Fug. 5), was für die Kinematik der Eingriffsverhält nisse grosse Vorteile hat.
Die Wirkungsweise der Rechenmaschine für die Addition ist folgende: Die zui addierende Zahl wird mit Hilfe der Schieber 6 am Umfange der CTehäusetrommel ein;Zestellt und durch eine einmali\-e Umdre hung der Staffelwalze 3 in das von den Zif fernscheiben 13 gebildete Zählwerk einäe- bracht. Die Zahl bzw. eine Summe ist in den Schaulöchern 31. ablesbar. Ist ein und dieselbe Zahl mehrmals einzutragen (Multi plikation), dann wird dies durch entsprechend oftmalige Drehung der Staffelwalze erreicht.
Zur Ausführung einer Subtraktion ist die Staffelwalze, wie bereits erwähnt, mit von 9-0 gestaffelten Komplementärzahnbogen a:= ver sehen, die zwischen den Additionszahnbogen der Werte 1 bis 9 in entgegengesetzter Staf felung angeordnet sind, so dass auf einen dem l\TUllwert entsprechenden, zahnfreien Walzen querschnitt ein Komplementä.rzahnbogen nach Fig. 3 mit neun Zähnen, auf einen mit einem Zahn versehenen Walzenquersehnitt ein Kom- plementärzahnbogen a.,
mit acht Zähnen usw. folgt. Um nun zwecks Ausführung einer Subtraktion die Komplementärzahnbogen 9 bis 0 Gegenüber den durch die am Gehäuse- umfang vorgesehenen Einstellskalen gege benen oder in Schaulöchern sichtbaren Ein stellagen der Einstellrädchen 4 in Stellung zu bringen, ist eine Axialverschiebung der Staffelwalze erforderlich. Diese wird bei spielsweise mit der Kurbel. 2 bewerkstelligt und entweder vor oder nach denn Einstellen der Einstellrädchen 4 ausgeführt.
Um die axiale Verschiebung der Staffelwalze mit Hilfe der Kurbel auszuführen, ist die Staffel walze durch einen Stift 32 mit der Achse 1 fest verbunden. In der Additions- und Sub traktionsstellung wird die Staffelwalze durch eine in der Zeichnung nicht ersichtliche Fest haltevorrichtung gegen axiales Verschieben gesichert.
Ist im Zählwerk beispielsweise die Zahl drei enthalten, und diese Zahl drei soll subtrahiert werden, so wird das Einstellräd chen 4 des gewünschten Stellenwertes auf drei eingestellt und hierauf die Staffelwalze 3 in die in der Zeiehnumg (Fug. 3 und 4) strichpunktiert angedeutete Subtraktionsstel- lun;, gebracht.
In dieser Stellung der Staffel walze steht das Einstellrädchen dem sechs Zähne aufweisenden Komplementärzahn- bogen der Staffelwalze gegenüber, so dass bei deren Drehung das Einstellrädchen und die mit ihm gekuppelte Ziffernscheibe 13 um sechs Zähne im Additionssinne gedreht wird. Dadurch und infolge der wie nachfolgend beschrieben wirksam werdenden, durchlaufen den Zehnerschaltung wird die Zahl drei aus dem Zählwerk ausgeschöpft und die betref fende Ziffernscheibe auf Null gestellt. Sowohl bei einer Addition wie auch bei einer Sub traktion drehen sich die Schalt- und Zähl werkglieder immer im gleichen Sinn.
Obwohl die mathematischen Grundlagen der Komplementär-Subtraktion als bekannt vorausgesetzt werden können, sei hier noch einmal daran erinnert, dass die Zahl jeder Dekade auf neun, die der ersten Dekade (nied rigsten Stelle) aber auf zehn zu ergänzen ist, wodurch die oben erwähnte, durchlaufende Zehnerschaltung eingeleitet wird. Es ist daher eine Einrichtung vorgesehen, die diese Ergänzung auf zehn selbsttätig bewirkt. Zu diesem Behufe ist auf der in Fig. 3 dargestell ten Staffelwalze ausserhalb des Bereiches der bisher beschriebenen Verzahnung noch ein Zu satzzahn so angeordnet, dass er im Walzen querschnitt als zehnter, mit z bezeichneter Zahn der Umfangsteilung erscheint.
Für die sen Zahn z ist auf der Achse 5 der niedrigsten Stelle ein Zahnrad 33 (Fig. 3) so angebracht, dass es ausschliesslich nur nach Anheben der Staffelwalze 3 mit dem Zahn z in Eingriff kommt, sonst aber ausgeschaltet bleibt. Durch diese Anordnung wird erreicht, da.ss in der niedrigsten Stelle die jeweilige Komplementär zahl stets um eins vergrössert, das heisst also, dass die Ergänzung der ursprünglich einge stellten Zahl nicht auf neun, sondern wie not wendig, auf zehn vorgenommen wird.
Der gleiche Effekt wird auch mit der in Fig. 4 veranschaulichten Ausführungsform der Staffelwalze erzielt. Die Staffelwalze 3 besitzt an Stelle des Zusatzzahnes zehn Zähne z1, in deren Bereich die Einstellzahnräder 4 nie gelangen können, da ihre oberste Stellung dem unter den zehn Zähnen gelegenen Null- bereich der Staffelwalze entspricht.
Auf der Achse 5 der niedrigsten Stelle der Maschine ist ein Einstellzahnrad mit zwei Zahnkränzen 4' und 4" angeordnet, die voneinander so weit entfernt sind, da.ss der obere Zahnkranz 4" in den Additionszahnbogen a1 der nächst nied rigeren Stelle der Staffelwalze 3 eingreift, der untere Zahnkranz 4' hingegen dem denn Wert des Einstellstriches entsprechenden Zahnbogen der Staffelwalze gegenübersteht.
In der Fig. 4 ist das Einstellzahnrad 4', 4" beispiels weise auf drei gestellt; es wird also mittels seines untern Zahnkranzes 4' um drei Zähne verdreht, während durch den obern Zahn kranz 4" nur zwei Zähne der Staffelwalze hindurchgehen.
Wird nun zwecks Subtrak tion die Staffelwalze 3 um eine Zahnbreite in die Subtraktionsstellung angehoben, so ge langt das Einstellzahnrad 4' zu dem Bereich desjenigen Komplementärzahnbogens a,, dea# sechs Zähne und somit die Ergänzungszahl auf 9 zur Zahl drei aufweist, wogegen der Zahnkranz 4" dem nächsthöheren Komplemen- tärzahnbogen a., mit sieben Zähnen @e;
en- übersteht. Das Einstellzahnrad wird infolge dessen mittels des Zahnkranzes 4" nicht um sechs, sondern um sieben Zähne weitergedreht., also tatsächlich um die zur Zahl drei gehörige Ergänzungszahl auf zehn. Die zusätzlichen zehn Zähne z1, die übrigens auch durch ihren mit z bezeichneten Zahn allein ersetzt werden könnten, bewirken analog eine richtige Ver drehung im Falle, wo in der niedrigsten Stelle eine 0 subtrahiert werden müsste.
Nach Fig. 1 wird die Staffelwalze durch die Kurbel 2 angetrieben. Es ist aber auch ohne weiteres möglich, an Stelle der Staffel walze die Gehäusetrommel um die feststehende Staffelwalze anzutreiben, so dass die Einstell zahnräder 4 beim Rechenvorgang in einer Kreisbahn um die Staffelwalze bewegt werden. Der Antrieb kann von Hand aus oder moto- riseh erfolgen.
An dem prinzipiellen Aufbau der Ma schine wird nichts geändert., wenn die Addi- tions- und die Komplementä.rbogen ccl und a.- in voneinander getrennten Gruppen auf der Staffelwalze angeordnet und die Einstellzahn räder 4 über beide Bereiche einstellbar sind. Schliesslich sei noch erwähnt, dass die Umsteuerung der Maschine von Addition auf Subtraktion oder umgekehrt auch durch ge meinsames Verstellen der Einstellglieder er folgen kann.
In diesem Falle ist die Staffel walze 3 axial unbeweglich, hingegen. die Säulen 7 samt den Stell.schiebern 6 und Ein stellrädelien 4 axial verstellbar. Um die Säulen 7 gemeinsam verstellen zu können, sind sie beispielsweise einerseits im Lager körper 21 längsbeweglich geführt und mit ihrem andern Ende in einem kreisbogenför migen Schuh gelagert, der im Gehäuse par allel zu den Säulen beweglich ist und durch einen IIebel oder Exzenter angehoben und ge senkt werden kann. Der hierbei ausgeführte Hub entspricht dem gleichen Hub, um wel chen bei der oben beschriebenen Ausführung die Staffelwalze bei Umstellung auf eine an dere Rechnungsart verstellt wird.
Dividiert wird bei vorliegender Rechen maschine wie bei andern Staffelwalzenmaschi- nen durch fortgesetztes Abziehen des Divi- sors vom Dividenden. Zunächst wird der Divi dend durch Verschieben der Stellschieber 6 in das Einstellwerk eingestellt und von diesem durch eine Kurbelumdrehung in das Zählwerk übertragen.
Hierauf wird im Einstellwerk der Divisor eingestellt. Beträgt, um ein einfaches Bei spiel anzuführen, der Dividend 163 und der Divisor 14, so wird dieser wie üblich so einge stellt, dass er unter der Ziffer 1 und 6 des Dividenden 1.63 zu stehen kommt. Wird nun mit der durch axiales Verschieben in die Divisionsstellung gebrachten Kurbel eine Um drehung ausgeführt, so wird 14 von 16 der Zahl 163 abgezogen; also
EMI0005.0010
163
<tb> - <SEP> 1.4
<tb> 23 Es verbleibt demnach im Zählwerk die Zahl. 23, während im Umdrehungszählwerk, der einen Kurbelumdrehung entsprechend, die Ziffer eins aufscheint.
Da die verbleibende Zahl 23 gegenüber dem eingestellten Divisor 14 um eine Stelle nach rechts verschoben ist (Fig. 11, 1I), muss das Zählwerk ausgehoben und um eine Dekade im Drehsinne des Uhr zeigers verstellt werden, damit 23 über 14 zu stehen kommt (III). Durch eine weitere Um drehung der Kurbel verbleibt im Zählwerk der Rest 9 (IV) und im Umdrehungszählwerk scheint die Zahl 11. auf, welche dem Quotien ten entspricht.
Im Mechanismus für das Zählwerk spie len sieh während dieser Rechnungsoperation folgende Vorgänge ab: Bei der durch axiales Verstellen der Kurbel. in Divisionsstellung gebrachten Staf felwalze befindet sieh, wie Fig. 11 zeigt, das Einstellrädchen des auf eins eingestellten Einstellschiebers im Wirkungsbereich des achtzähnigen Komplementärzahnbogens und das Einstellrädchen des auf vier eingestell ten Einstellschiebers im Wirkungsbereich des fünfzähnigen Komplementärzalinbogens,
wäh rend die Einstellrädchen der auf Null ste henden Einstellschieber im Wirkungsbereich des neunzähnigen Komplementärzahnbogens stehen. Das Einstellrädchen des auf Null stehenden Einstellschiebers der niedrigsten Stelle des Einstellwerkes steht als Doppelräd- ehen mit seinem obern Rädchen 4" im Wir kungsbereich des zehnzähnigen Komplemen- tärzahnbogens und mit seinem untern Räd chen im Wirkungsbereich des neunzähnigen Komplementärzahnbogens. Es wird daher bei einer Umdrehung der Staffelwalze nicht um neun,
sondern um zehn Zähne gedreht und infolgedessen eine Zehnerschaltung ausgelöst, die sich bei dein angenommenen Zahlenbei spiel auf sämtliche Zahlenstellen des Zähl werkes überträgt. Demnach werden das Ein stellrädchen des auf vier eingestellten Ein stellschiebers nicht um fünf, sondern um sechs Zähne, das Einstellrädehen der auf eins ein gestellten Einstellschiebers nicht um acht, son dern um neun Zähne und die folgenden Ein stellrädchen der auf Null stehenden Ein stellschieber nicht um neun, sondern um zehn Zähne gedreht.
Dadurch wird im Zählwerk das Zahlenbild I in II verwandelt, und es verbleibt die Zahl 23 , welche dann durch Ausheben und Linksschaltung des Zählwerkes um eine Dekade in die Stellung über dem Divisor 14 gebracht (III) wird.
Bei der nun folgenden, weiteren einmaligen Umdrehung der Staffel-walze wiederholt sich der geschilderte Vorgang. Das Einstellrädchen der niedrigsten Stelle wird tun zehn Zähne ge dreht, so dass die im Schauloch stehende Null wieder aufscheint und gleichzeitig eine Zehnerschaltung ausgelöst wird.
Im Schau loch der Ziffer drei wird daher nicht acht (5 + <B>3),</B> sondern neun (5 -f- 3 -f- 1) auf scheinen (IV), wogegen statt der Ziffer zwei im links folgenden Schauloch eine Null erscheint (8 -I- 2) und dabei abermals eine Zehnerschaltung ausgelöst wird, wodurch die übrigen, auf Null stehenden Ziffernrollen, welche durch den neunzähnigen Komplemen- tärzahnbogen um neun Ziffern gedreht wer den, eine volle Umdrehung erhalten und daher wieder mit Null im Schauloch sichtbar sind.