DE2348990A1

DE2348990A1 - Vorrichtung zum zeichnen einer ellipse

Info

Publication number: DE2348990A1
Application number: DE19732348990
Authority: DE
Inventors: Jujiro Okada
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-09-29
Filing date: 1973-09-28
Publication date: 1974-04-04
Also published as: GB1446924A; CH572817A5; CA988290A; US3834028A; FR2201189A1; BE805309A; AU6045773A

Description

DR. MÜLLER-BORE DIPL.-FHYS. DH. MANiTZ DIPL-CHEM. DR. DEUFEL

DIPL-ING. FINSTERWALD DIPL.-.ING. GRÄMKOW 2348990

PATENTANWÄLTE

München, den ^{U S}& ■» Hl/Ba - O

dujiro Okaaa Ljamu datoο

69, Oiioao-1-ühoae, 11/1? tfukae-hinami.-

Higashi-OsaJ.ia, 2-Cnome, Higashinari-Ku,

Osaka / Japan Osaka, d'apan

Vorrichtung zum Zeichnen einer Ellipse

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum genauen Zeichnen einer Ellipse mit der gewünschten Gestalt und Größe.

Bisher sind zwei Methoden zum Zeichnen eines gewünschten Ovals bzw. einer gewünschten Ellipse in Abhängigkeit von den numerischen Werten der großen und kleinen Achse einer vorher vorgeschriebenen Ellipse bekannt geworden. Eine Methode besteht darin, ein Oval bzw. eine Ellipse dadurch zu erhalten, daß der Ort eines Punktes gezeichnet wird, bei welchem die Summe der Abstände von beiden Enden der kleineren Achse zu einem Ende der größeren Achse konstant ist, was die Definition einer Ellipse darstellt. Die andere Methode besteht darin, eine Ellipse zu erhalten, indem ein Zylinder oder ein kreisförmiger Kegel schräg bzw. geneigt zu einer Ebene geschnitten wird, während

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Dr. Müller-Bore Dr. Manitz · Dr. Deufel ■ Dipl.-Ing. Finsterwald Dipl.-Ing. Grämkow

Braunschweig, Am Bürgerpark 8 8 München 22, Robert-Koch-Straße 1 7 Stuttgart-Bati Cannstatt, MsrktstraBe

. Telefon (0531) 73887 Telefon (0811) 293345. Te!ex 5-22050 mbpat Telefon (0711) 567261

Bank: Zentralkasse Bayer. Volksuanken, Manchen, Kto.-Nr.9822 Postscheck: München 95495

solche Kreuzungslinien belassen werden, die mit der vorgeschriebenen größeren und kleineren Achse übereinstimmen.

Ein Beispiel zur Ausführung der ersteren Methode ist ein Zeichenvorrichtung, bei der ein Bindfadenstück auf einem Zeichenpapier in einer solchen Weise gespannt wird, daß dieser durch ein Ende der größeren Achse hindurchgeht und zu beiden Enden der kleineren Achse reicht, wobei ein Zeiohenwerkzeug mittels dieses Bindfadens bewegt wird. Ein Ausführungsbeispiel zur Ausführung der letzteren Lethode ist eine Zeichenvorrichtung, bäder eine kreisförmige Platte mit einem vorgeschriebenen Winkel geneigt wird und ein Zeichenwerkzeug entlang einem auf die horizontale Ebene der kreisförmigen Platte projezierten Profil bewegt wird.

Jedoch wird bei diesen Vorrichtungen das Zeichenwerkzeug durch einen solchen Bindfaden oder die Kante einer geneigten kreisförmigen Platte unter einseitige:? Begrenzung bewegt und es kann keinen solchen stabilen Fixpunkt wie das Drehzentrum aufweisen. Infolgedessen ist es sehr schwierig mit einer solchen Vorrichtung ein Zeichenwerkzeug zu bewegen und es gleichzeitig auf einem Profil exakt zu halten.

Demgegenüber wird erfindungsgemäß angestrebt, die Bewegung eines Zeichenwerkzeuges nicht durch gleiten bzw. schieben sondern durch drehen auszuführen, wobei die Charakteristiken einer Ellipse in der Koordinatenachse einer Ellipse benutzt werden, was als eine andere Definition einer Ellipse bezeichnet werden kann.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben; in dieser zeigt:

!ig. 1 ein allgemeines Diagramm, das zur Veranschaulichung der Theorie einer Ellipse dient,

!ig. 2 ein Diagramm, das das erfindungsgemäße Prinzip veranschaulicht,

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Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht in auseinandergezogener Form, in welcher jedes Teil der Vorrichtung in einem auseinandergenommenen Zustand dargestellt ist,

Fig. 5 eine erläuternde Aufsicht des Getriebes und Fig. 6 eine Seitenansicht eines Zeichenwerkzeughalters.

Bekanntlich wird eine Ellipse durch die folgende Gleichung beschrieben:

*² ₊ y²

2 ,2
a b

wobei die deren zwei Brennpunkte verbindende Linie die X-Achse und deren vertikale Halbierende die Y-Achse und deren Zentrum der O-Punkt ist.

bei 2 2 2

Weiterhin bezeichnet/zwei konzentischen Kreisen χ + y = a und χ +7 β b mit ay b^ 0 und dem O-Punkt O als deren Zentrum, wie es in Figur 1 gezeigt ist, R einen Punkt, an dem der Radius OQ des größeren Kreises den Umfang des kleineren Kreises kreuzt, und bewegt sich Q auf dem Umfang des größeren Kreises. In diesem Fall wird ein Ort des Kreuzungspunktes P einer Senkrechten von Q zur X-Achse mit einer von R aus parallel zur X-Achse verlaufenden Linie in der folgenden Weise beschrieben, wenn die Koordinaten von P ( χ . j ) sind:

x y

cos β sin -

a b

Es gilt somit

y²

2 2 = cos + sin » Ί

Somit wird dieser Ort immer als eine Ellipse beschrieben. Daraus

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folgt, daß es möglich ist, eine gewünschte Ellipse zu zeichnen, indem der Ort von P in einer solchen Weise erhalten wird, daß die größere Achse der vorgeschriebenen Ellipse als der Durchmesser des größeren Kreises und die kleinere Achse als der des kleineren Kreises gewählt wird.

Es wurde bei der weiteren Untersuchung gefunden, daß der Kreuzungspunkt R immer auf dem Scheitelpunkt bzw. der Spitze eines rechtwinkligen Dreieckes mit der QR~Linie als dessen Basis steht und daß P ein fester Punkt auf dem Umfang eines Kreises mit QR als dessen Durchmesser ist und sich auf dem Umfang in Abhängigkeit von der Bewegung von QE be\«gt.

Weiterhin wurde eine Methode gefunden, wie es in Figur 2 veranschaulicht ist, mit der es möglich ist, wenn eineKreis E mit einem Durchmesser, der einer Hälfte der Differenz zwischen der größeren Achse und der kleineren Achse einer Ellipse entspricht, zwischen und entlang einem Kreis C mit der kleineren Achse als dessen Durchmesser und einem Kreis D mit der größeren Achse als dessen Durchmesser herumbewegt wird, während er sich auf seiner eigenen Achse dreht, mit einem Punkt auf dem Umfang des Kreises E eine vorgeschriebene Ellipse zu zeichnen.

In diesem Fall dreht sich, wie aus Figur 2 zu ersehen ist, der

p"1¹KjOTT) ν i f*T*T*f^l Kreis E einhalbmal, während er sich entlang/der Kreise δ und D bewegt, und er muß sich infolgedessen um seine Achse zweimal drehen, während er sich um die Kreise O und D bewegt, wobei die Drehung des Kreises E um seine Achse in der gleichen Richtung wie dessen Drehung um die Kreise C und D erfolgt. Die Größen der Kreise 0 und D, d. h. die zentralen Abstände von dem 0-Punkt 0 müssen in Abhängigkeit von den Größen der vorgeschriebenen größeren und kleineren Achse einer Ellipse veränderbar sein. Infolgedessen muß ebenfalls der zentrale Abstand des Kreises E von dem O-Punkt 0 und der Durchmesser des Kreises E veränderbar sein.

Es wird jetzt an Hand der Zeichnung eine Ausführungsform der Erfindung erläutert,

4 0 9 8 U / 0 5 2 5

Nach Figur 3, die eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt, und Figur 4, in der jedes Teil der Vorrichtung in einem auseinandergenommenen Zustand dargestellt ist, ist eine Stütze bzw. ein Ständer 1 vorgesehen, der auf der Oberfläche eines erforderlichen Zeichenpapiers oder einer Metallplatte angeordnet wird. Jedes Bein 2 des Ständers bzw. Gestells 1 weist eine Längen-Einstellschraube 3 an seinem Ende auf, um das Gestell

I auf seinem Pegel bzw. in der erforderlichen Stellung zu halten. Eine unbewegliche Stange 5 mit einem Zeiger 4 an ihrem Boden ist an dem Gestell 1 mit Muttern 5', 5' befestigt, so daß der Zeiger 4 die Position des Ursprungs bzw. O-Punktes auf dem Zeichenpapier angibt. Der Zeiger 4 braucht ,jedoch nicht immer an der unbeweglichen Stange 5 angeordnet zu sein, sondern kann an einem zusammenklappbaren, an dem Gestell 1 anzubringenden Arm vorgesehen sein.

Weiterhin wird ein drehbarer Tisch bzw. eine drehbare Platte 6 unter dem oberen Teil des Gestells 1 in einer solchen Weise gehalten, daß die unbewegliche Stange 5 durch die Platte 6 hindurchgehen kann und die Platte 6 frei drehbar ist. An dem Umfang 7 der drehbaren Platte 6 sind Kerben vorgesehen, um die Platte 6 frei drehen zu können, indem an deren Umfang 7 angegriffen wird. Ein Getriebe bzw. Zahnrad 8 ist im Zentrum der oberen Oberfläche mit der Platte verbunden vorgesehen.

Nahe dem Zahnrad 8 ist ein bogenförmiger Schlitz 9 entlang einem Radius der drehbaren Platte 6 vorgesehen. Auf die drehbare Platte 6 ist eine kurae Welle 10 aufgesetzt, auf der ein Zahnrad 11 angeordnet ist. Eine Mutter 11' verhindert, daß das Zahnrad

II abfällt. Das Zahnrad 11 kämmt mit dem Zahnrad 8 und es weist halb so viel Zähne auf wie das Zahnrad 8, so daß das Zahnrad 11, wenn die drehbare Platte 6 gedreht wird, sich doppelt so schnell dreht wie die Platte 6.

In dem Schlitz 9 ist ein Zylinder 12 angeordnet und eine drehbare Stange 13 ist in den Zylinder 12 eingesetzt. Der Zylinder 12 kann durch Drehen einer Befestigungsmutter 14, die auf das untere Ende

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— ο —

des Zylinders 12 aufgeschraubt ist, gegen die Oberfläche der drehbaren Platte 6 von beiden Seiten gedrückt werden, so daß der Zylinder 12 selbst an einer gev/ünschten Stelle in dem Schlitz 9 festgehalten wird. Der Schlitz 9 ist mit einer Bogengestalt vorgesehen, in deren Zentrum die kurze Welle 10 angeordnet ist, so daß sich die drehbare Stange 13 um das Zahnrad 11 bewegen kann, während sie durch den Zylinder 12 ausgerichtet gehalten wird.

An dem oberen Ende der drehbaren Stange 13 ist ein Zahnrad 15 befestigt, das die gleiche Größe wie das Zahnrad 11 aufweist und welches immer mit dem Zahnrad 11 kämmt und sich mit derselben Geschwindigkeit dreht (siehe Figur 5). Somit dreht sich die drehbare Stange 13 in der gleichen Richtung, in der sich die drehbare Platte 6 dreht, wobei sie sich doppelt so schnell wie die letztere dreht.

Das untere Ende der drehbaren Stange 13 reicht bis zu der Oberfläche eines Zeichenpapiers und weist einen Zeichenwerkzeughalter 16 auf, durch den ein spezielles Werkzeug oder eine Schreib- oder Zeichen-Nadel gehalten wird. Wach Figur 6 kann der Zeichenwerkzeughalter 16 aus dem Zentrum der drehbaren Stange 13 frei herausgeschoben werden. Dies wird ausgeführt, indem der Zeichenwerkzeughalter bis zu einer mit 16' bezeichneten Stelle herausgezogen und dort durch eine Befestigungsschraube 17 festgehalten wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird in der folgenden Weise angewendet :

1. Das Gestell 1 wird auf einem erforderlichen Zeichenpapier oder einer erforderlichen Metallplatte angeordnet und es wird die Position des .O-Punktes auf dem Papier oder der Platte durch den Zeiger 4 bestimmt, der an dem Boden der unbeweglichen Stange 5 vorgesehen ist.

2. Der Zeichenwerkzeughalter 16 wird bis zu der in Figur 6 dargestellten Position 16' herausgezogen und die Position 16' wird so eingestellt, daß das zugespitzte Ende der

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drehbaren Stange 13, wenn diese gedreht wird, einen Kreis mit einem Durchmesser zeichnen kann, der der Hälfte der Differenz zwischen der größeren Achse und der kleineren Achse eiaer erforderlichen Ellipse entspricht. Dieser Kreis entspricht dem in Figur 2 veranschaulichten Kreis E.

3. Die drehbare Stange 13 wird herausgezogen, indem der Zylinder 12 entlang dem Schlitz 9 verschoben, eingestellt und fixiert wird, so daß der Umfang des Kreises, den der bei 16' angeordnete Zeichenwerkzeughalter 16 beschreiben kann, durch ein Ende der größeren Achse der vorgeschriebenen Ellipse hindurchgehen kann. Durch diese Maßnahme werden die Positionen der Kreise C und D, wie es in Figur 2 veranschaulicht ist, ■ vorstellungsmäßig fixiert.

4. Das Ende eines bei 16' angeordneten Zeichenwerkzeuges wird in Übereinstimmung mit einer vorgeschriebenen Stellung, beispielsweise mit der von dem O-Punkt am weitesten entfernten Position, d. h. mit einem Ende der größeren Achse (einem Ort A in Figur) in Übereinstimmung gebracht und die drehbare Platte 6 wird in der Richtung A, wie es in Figur 2 veranschaulicht ist, langsam mit der Hand gedreht. Dann dreht sich das Ende des Zeichenwerkzeuges entgegen dem Uhrzeigersinn gleich der sich drehenden Platie 6 und gelangt zu dem Punkt B, während es einen Ellipsenort bzw. Ellipsenabschnitt zeichnet, wie es in Figur 2 veranschaulicht ist. Durch Wiederholen dieses Vorganges wird eine erforderliche Ellipse gezeichnet.

Erfindungsgemäß wird also eiae Ellipse präzise gezeichnet, indem die Merkmale einer Ellipse ausgenutzt werden. Die Erfindung weist den Vorteil auf, daß die zur Durchführung erforderliche Vorrichtung in der Konstruktion sehr einfach ist und keine besondere Ausbildung zu ihrer Betätigung benötigt.

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Claims

P_a_t_e_n_t_a_n_s_p_r_u_c_h

Vorrichtung zum Zeichnen einer Ellipse, gekennzeichnet durch ein Gestell, eine an dem Gestell angebrachte drehbare Platte, die sich horizontal dreht und einen Zeiger aufweist, der deren Mittelpunkt anzeigt, eine drehbare Stange, die unter der drehbaren Platte in einer solchen Weise angebracht ist, daß sie frei in der vertikalen Richtung zu dem Mittelpunkt der drehbaren Platte beweglich ist, und die sich zwangsläufig mit der drehbaren Platte in der gleichen Richtung und der doppelten Drehgeschwindigkeit dreht, und einen Zeichenwerkzeughalter, der an dem unteren Ende der drehbaren Stange in einer solchen Weise befestigt ist, daß der Halter von dem Mittelpunkt der drehbaren Stange weg in der erforderlichen exzentrischen Weise frei einstellbar ist.

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