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Staffelwalzenantrieb für Rechenmaschinen Die Erfindung bezieht sich
auf einen Staffelwalzenantrieb für Rechenmaschinen, bei dem die Staffelwalzen eine
sich über den gesamten oder nahezu gesamten Umfang erstreckende Verzahnung aufweisen
und zur Zehnerschaltung eine den Zählwerken eigene oder vorgeschaltete L7bertragungseinrichtung
vorgesehen ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Staffelwalzenantrieb
für eine Rechenmaschine zu bauen, welche nicht nur mit hoher Rechengeschwindigkeit
zu arbeiten vermag, sondern auch einen unmittelbar druckfähigen Stellenabstand erzielen
läßt.
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Die Zehnerübertragung aus dem Bereich des Rechenschaltwerkes oder
-getriebes herauszunehmen und getrennt den Zählwerken vorzuschalten oder in den
Verlauf der Zählwerke einzubauen, ist bei Maschinen mit einem kontinuierlich arbeitenden
Getrieberechenwerk, bei dem die Räder entsprechend den eingetasteten Werten gleichmäßig
mit höherer oder niedrigerer Winkelgeschwindigkeit umlaufen, allgemein bekannt.
Die Zehnerübertragung erfolgt hierbei während der Wertbildung, d. h. beim Rechnen
selbst. Auch bei Staffelwalzen Rechenmaschinen ist es bekannt, die Zehnerschalteinrichtung
vom Staffelwalzenantrieb zu trennen. Bei einer solchen Maschine sind beispielsweise
die Staffelwalzen nur zu einem Teil verzahnt, damit das eigentliche Rechnen nach
der ersten Hälfte der Hauptrechenwellendrehung abgeschlossen ist und die zweite
Hälfte der Zehnerschaltung in einer getrennten Zehnerschalteinrichtung zur Verfügung
steht. Neben dieser zeitlichen Trennung von Rechnen und Zehnerschalten ist es auch
bekannt, beide Funktionen bei Maschinen mit Staffelwalzen- oder Zahnstangenantrieb
gleichzeitig durchzuführen, wozu die Zählwerke mittels Planetengetrieben miteinander
fortlaufend verbunden sind. Eine solche Maschine weist zum Werteinbringen und gleichzeitigen
Verarbeiten unter jeder Tastenbank einer Volltastaturmaschine eine Welle mit Scheiben
von einem bis neun Zähnen auf. Jeder solchen Scheibe ist ein durch Tastendruck einrückbares
neunzähniges Rädchen zugeordnet. Beim Wert Neun wird ein gleichmäßiger Abtrieb über
die volle Umdrehung erzielt, bei kleineren Werten entstehen entsprechende Pausen
von einem bis acht Zehnteln der Umlaufzeit. Die Zehnerschaltung erfolgt kontinuierlich
über ein zählwerkeigenes Planetengetriebe.
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All diesen angeführten Staffelwalzenantrieben haftet jedoch der Nachteil
an, daß sie einen relativ hohen Stellenabstand bedingen. Zwar ist es bereits bekannt,
zur Verringerung des Abstandes die Staffelwalzen achsparallel zur Hauptrechenwelle
anzuordnen oder bei senkrecht zur Hauptrechenwelle angebrachten Staffelwalzen von
einer Staffelwalze zwei Einstellrädchen verschiedener Rechenwerkstellen zu bedienen.
Da hierbei aber stets von einer üblichen, höchstens halbverzahnten Staffelwalze
ausgegangen wird, ist auch hierbei ein druckfähiger Stellenabstand nicht erzielbar.
Das gleiche trifft für die bekannte axiale Versetzung der Staffelwalze auf den Wellen
zu.
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Staffelwalzen der üblichen Art mit einer Verzahnung über einen Teil
des Umfangs ergeben in der Maschine Schleuderwirkungen, die eine Verwendung nur
bis zu einer gewissen Höchstgeschwindigkeit zulassen. Zwar wurde bereits versucht,
durch gleichmäßigen Anstieg der Verzahnung nach zwei Seiten eine gewisse Verbesserung
zu schaffen; durch die nur über eine Hälfte reichende Verzahnung bringt dies auch
keinen wesentlichen Erfolg, Als weiterer Nachteil des Staffelwalzenantriebs wurde
bisher das Stillsetzen der Einstellrädchen nach Durchlauf des letzten Staffelwalzenzahnes
angesehen. Zwar ist es bekannt, zum sicheren Stillsetzen der Einstellrädchen Sperrmittel
vorzusehen, welche aus mit den Staffelwalzen verbundenen Hemmwalzen und mit den
Einstellrädchen verbundenen Sperrscheiben bestehen. Da hier die Verzahnung der Staffel-
und Hemmwalze sich jedoch ebenfalls nur auf höchstens die Hälfte des Umfanges erstreckt,
ist die zulässige Höchstrechengeschwindigkeit auf einen Wert begrenzt, der wesentlich
unterhalb der von Getriebemaschinen mit kontinuierlicher Wertbildung liegt.
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Keiner der bekannten Staffelwalzenantriebe ist somit geeignet, einen
druckfähigen Stellenabstand von beispielsweise 5 mm oder weniger zu erzielen und
gleichzeitig eine Rechengeschwindigkeit von tausend oder mehr Umdrehungen in der
Minute zu
ermöglichen, wie gemäß der Aufgabenstellung gefordert
wird. Da aber bekanntlich der Staffelwalzenantrieb an sich äußerst zuverlässig,
robust und unempfindlich ist, wird zur Erzielung der angeführten Forderungen gemäß
der Erfindung vorgeschlagen, einen Staffelwalzenantrieb der eingangs beschriebenen
Art, bei dem die Staffelwalzen eine sich über den Umfang erstreckende, weitgehend
gleichmäßig verteilte Verzahnung aufweisen und zur Zehnerschaltung eine getrennte
Zehnerschalteinrichtung vorgesehen ist, derart auszubilden, daß die Staffelwalzen
an zwei durch einen verzahnten Teil voneinander getrennten Stellen je eine sich
über die ganze (vom Einstellrädchen bestrichene) Länge der Staffelwalze erstreckende
Lücke aufweisen, in welchen in der Ruhestellung der Staffelwalzen je ein Einstellrädchen
zweier verschiedener Rechenwerkstellen frei verschiebbar ist. Um ein sicheres Abbremsen
der Einstellrädchen zu erzielen, können in an sich bekannter Weise mit den Staffelwalzen
Hemmwalzen verbunden sein, welche entsprechend der Verzahnung der Staffelwalzen
in der Fluchtlinie der Lücken je einen durchgehenden Hemmsektor aufweisen, auf welchem
in der Ruhestellung der Staffelwalzen mit den Einstellrädchen verbundene Bremsscheiben
verschiebbar sind. Zwar ließ sich mit einer solchen Anordnung bereits ein Stellenabstand
unter 10 mm erzielen, um aber auf einen druckfähigen Stellenabstand zu gelangen,
können jeweils zwei gleichartig ausgebildete Staffelwalzenantriebe in radialer Richtung
schräg untereinander versetzt angeordnet sein, deren Abtriebsräder auf einer Achse
derart ineinander verschachtelt aufgereiht sind, daß jeweils auf ein Abtriebsrad
der unteren Getriebereihe ein Abtriebsrad der oberen Getriebereihe mit geringem
Abstand folgt.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der Beschreibung eines
an Hand der Zeichnungen erläuterten Ausführungsbeispiels hervor. Es zeigt Fig. 1
eine Vorderansicht des rechten Teiles eines Staffelwalzenantriebes nach der Erfindung,
Fig. 2 eine vereinfachte Draufsicht auf den Staffelwalzenantrieb nach einem Schnitt
II-II in Fig. 1, wobei der Übersichtlichkeit halber der untere Teil nach x-v in
Fig. 1 weggelassen ist, Fig. 3 eine Seitenansicht des Staffelwalzenantriebes nach
einem Schnitt 111-11I in Fig. 1, Fig. 4 eine schematische Abwicklung einer Staffelwalze
nach der Erfindung sowie einer mit dieser verbundenen Hemmwalze, Fig. 5 eine Seitenansicht
der Staffelwalze und zweier mit dieser zusammenarbeitender Einstellrädchen nach
V-V in Fig. 4, Fig. 6 eine Stirnansicht der Hemmwalze und der mit ihr zusammenarbeitenden
Bremsscheiben nach VI-VI in Fig. 4.
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Der erfindungsgemäße Staffelwalzenantrieb ist, wie die Fig. 1, 2 und
3 zeigen, in einem Rahmen 1 des Rechenmaschinengestells untergebracht. In dem Rahmen
1 sind für die beiden Rechenwerkreihen Vierkantwellen 2 bis 13 gelagert. Auf den
vorderen Enden aller dieser Vierkantwellen sind Arme 14 bis 25 aufgekiemmt, welche
durch einen allen Armen gemeinsamen Kurbeltrieb, der hier nicht dargestellt ist,
wahlweise in oder entgegen der Uhrzeigerrichtung gedreht werden können. Innerhalb
des Rahmens 1 sind auf den Vierkantwellen 2 bis 13 Staffelwalzen 26 bis 30 befestigt.
Mit ihnen verbunden sind Hemmwalzen 31 bis 35. Jeder solchen aus jeweils einer Staffelwalze
26 bis 30 und einer Hemmwalze 31 bis 35 bestehende Einheit sind zwei Einstellglieder
zugeordnet, die aus je einem an sich bekannten Einstellrädchen 36 bis 43 und einer
als Sternscheibe ausgebildeten Bremsscheibe 44 bis 51 bestehen. Die Einstellglieder
sind verschiebbar auf im Rahmen 1 gelagerten Vierkantwellen 52 bis 75 angeordnet.
Die Verschiebung der Einstellglieder erfolgt über Einstellschienen 76 bis 99. In
Fig. 3 sind die Einstellschienen 76, 88 in ganz nach links herausgezogener Stellung
gezeigt, in der die Einstellrädchen 36, 37 neun Zähnen der Staffelwalzen 26, 27
gegenüberstehen und die Bremsscheiben 44, 45 dementsprechend neun Ausschnitte in
den Hemmwalzen 31, 32 vorfinden. An den den Rahmen 1 nach hinten überragenden Enden
der Vierkantwellen 52 bis 75 sind elastische Kupplungsglieder 100 bis 111 vorgesehen,
über die die Wellen 52 bis 75 mit in einem Rahmen 112 gelagerten Wellen 113 bis
124 nachgiebig und schwingungsdämpfend verbunden sind. Die Wellen 113 bis 124 tragen
ihrerseits am Ende schrägverzahnte Ritze1125 bis 130, welche mit ebenfalls schrägverzahnten
Zahnrädern 131, 132, 133 kämmen. Wie ersichtlich ist, sind die Ritze1125 bis 129
und 130 sowie die Zahnräder 131 und 132, 133 in entgegengesetztem Sinne verzahnt,
damit bei beiden Rechenwerkreihen der Antriebs- und Abtriebsdrehsinn gleich ist.
Die Zahnräder 131 sind auf einer Achse 134, die Zahnräder 132, 133 auf einer parallel
zur vorgenannten Achse 134 darunter angeordneten Achse 135 lose drehbar gelagert.
Wie Fig. 3 veranschaulicht, ist jedes der schrägverzahnten Räder 131 mit einem etwas
größeren Zahnrad 136, die Räder 132, 133 mit Zahnrädern 137 starr verbunden. Alle
Räder 136, 137 sind seitlich im Gestenrahmen 112 kammartig geführt und stehen dauernd
mit in geringem axialem Abstand voneinander auf einer Achse 138 aufgereihten Zahnrädern
139, 140 -im Eingriff.
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Wie bereits erwähnt wurde, werden von einer Staffelwalze jeweils zwei
Einstellrädchen angetrieben. Außerdem sind jeweils zwei gleichartig ausgebildete
Staffelwalzenantriebe in radialer Richtung schräg untereinander versetzt angeordnet;
der Stellenabstand beträgt somit nur ein Viertel des Abstandes benachbarter Staffelwalzenwellen.
Durch die gezeigte Anordnung und Aufteilung ist antriebsseitig eine nur in üblichen
Grenzen liegende Fertigungsgenauigkeit erforderlich, wobei durch eine Ankupplung
der Arme 14 bis 25 an den Kurbeltrieb über Langlöcher 141 in den Armen 14 bis 25
große Toleranzen zulässig sind. Der Kurbeltrieb dreht die Staffelwalzen alle gleichzeitig
aus einer Ruhestellung heraus um eine oder mehrere volle Umdrehungen. Je nach dem
eingestellten Wert, werden die Abtriebsräder 139, 140 mehr oder weniger weit, jedoch
während der Bewegung mit gleicher Geschwindigkeit um einen genau definierten Betrag
gedreht.
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Wie bereits erwähnt wurde, sind in der Ruhestellung der Staffelwalzen
26 bis 30 und der Hemmwalzen 31 bis 35 die Einstellglieder 36, 44; 37, 45; 38, 46;
39, 47; 40, 48; 41, 49; 42, 50 und 43, 51 über die ganze Länge der Staffel- bzw.
Hemmwalzen frei verschiebbar. Die Staffel- und die Hemmwalzen müssen somit zwei
Freistellungen besitzen. Diese Ausbildung der Staffel- und Hemmwalzen geht aus Fig.
4 hervor. Bei der dargestellten Staffelwalze 26 sind die Zähne, soweit sie entfernt
sind, schraffiert
dargestellt. Bei der Hemmwalze 31 bedeutet die
Schraffierung jeweils eine Lücke. In den beiden Ruhestellungen für die benachbarten
Einstellglieder, die durch Pfeile cc, b angedeutet sind, ist jeweils der
Zahn der Staffelwalze 26 durchgehend entfernt. Die Einstellrädchen sind somit über
die ganze Länge der Staffelwalze 26 ungehindert verschiebbar. Dabei können sie sich
weder verdrehen noch irgendwie anecken, da sie über den ganzen Verschiebeweg durch
die Bremsscheiben an den vollen Sektoren der Hemmwalze 31 geführt sind.
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Die Ausgangsstellung der Staffelwalze 26 bzw. der Hemmwalze 31. und
der zugeordneten Einstellrädchen 36 und 142 und Bremsscheiben 44 und 143 ist in
Fig. 5 und 6 veranschaulicht.