DE2401847A1 - Ellipsenzirkel - Google Patents

Description

• Ellipsenzirkel Es sind Ellipsenzirkel bekannt, welche aus einem rechtwinkligen Achsenkreuz bestehen, das mit Führungen für Gleitsteine versehen ist, die an einem Zeichenstab im Verhältnis der Ellipsenachsen befestigt werden können. Solche Ellipsenzirkel sind verhältnismäßig unhandliche Geräte; sie haben außerdem den Nachteil, daß sich die Ellipsenkurve nicht vollständig durchziehen läßt, da das Achsenkreuz im Fuhrungsweg des an dem Zeichenstab angeordneten Schreiborgans liegt.
• Aufgabe der Erfindung ist es, einen Ellipsenzirkel von vergleichsweise einfacher Ausbildung und Handhabung zu schaffen, mit dem sich Ellipsen exakt zeichnen lassen. Dabei soll das Gerät vorzugsweise so ausgebildet sein, daß sich mit ihm Ellipsen unterschiedlicher Achsverhältnisse und vorteilhafterweise auch zentrische Kreise zeichnen lassen.
• Der erfindungsgemäße Ellipsenzirkel ist dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem im Ellipsen-Mittelpunkt ansetzbaren Mittelschenkel mit einem hieran angeordneten Drehglied besteht, welches einen Drehschenkel mit einem exzentrisch zu dessen Drehachse angeordneten Markierungsorgan od.dgl. aufweist, und daß ein den Drehschenkel bei Drehung des Drehgliedes um die Achse des Mittelschenkels im Ubersetzungsverhältnis von 1 : 2 in Gegenrichtung drehender Getriebe vorgesehen ist.
• Das Getriebe besteht vorzugsweise aus einem Zahngetriebe, welches ein drehfest auf dem Mittelschenkel angeordnetes Zahnrad aufweist, welches über mindestens ein am Drehglied gelagertes Zahnrad mit einem auf dem Drehschenkel sitzenden Zahnrad getrieblich verbunden ist.
• Um Ellipsen unterschiedlicher Achsverhältnisse zeichnen zu können, ist der erfindungsgemäße Ellipsenzirkel vorzugsweise so ausgebildet, daß der radiale Abstand der Drehachse des Drehschenkels von der Achse des Mittelschenkels sowie die Exzentrizität des Markierungsorgans gegenüber der Drehachse des Drehschenkels jeweils gesondert einstellbar sind. Der radiale Abstand der Drehachse des Drehschenkels von der Längsachse des Mittelschenkels entspricht dabei dem Wert a+ b, wobei a die Hauptachse und b die Nebenachse der äe-2 weils zu zeichnenden Ellipsenkurve ist. Das Maß der Exzentrizität des Markierungsorgans, d.h. der radiale Abstand des Markierungs- bzw. Schreiborgans von der Drehachse des Drehschenkels ist gleich dem Wert a - b der jeweils zu zeich-2 nenden Ellipse. Durch Einstellung der radialen Abstände ist es somit möglich, Ellipsen mit unterschiedlichen Achsverhältnissen zu zeichnen.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht das Drehglied aus zwei gegeneinander verstellbaren Drehgliedteilen, von denen das eine mit dem Mittelschenkel verbunden ist und das andere den Drehschenkel trägt. Vorteilhafterweise sind die Drehgliedteile über ein Gelenk mit zur Achse des Mittelschenkels und des Drehschenkels parallel verlaufender Gelenkachse verbunden. Für die Einstellung der Drehgliedteile und damit des Wertes a + b ist am Drehglied eine Einstell-2 vorrichtung, zweckmäßig eine Einstellschraube-od.dgl., vorgesehen. Es empfiehlt sich, an dem einen der beiden Drehgliedteile eine Skala und an dem anderen Drehgliedteil ein an oder über die Skala bewegliches Anzeigeorgan od.dgl. anzuordnen, um den jeweils eingestellten oder einzustellenden Wert a + b unmittelbar ablesen zu können.
• 2 GemäB einer weiteren Ausführungsform ist das Markierungsorgan an einem quer zur Achse des Drehschenkels verstellbaren Schieber od.dgl. angeordnet. Der Schieber kann dabei in einer Gleitführung am Fuß des Drehschenkels verschiebbar geführt und mit einer Halterung für das Markierungsorgan versehen sein. Letzteres kann z.B. aus einem Bleistift, einem Tuschefüller od.dgl. bestehen, der in eine Halterung des Schiebers einführbar ist. Um das Maß der Exzentrizität bzw.
• den Wert a - b unmittelbar ablesen zu können, empfiehlt es 2 sich, am Schieber und/oder am Drehschenkel eine Skala anzuordnen.
• Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal der Erfindung ist das Markierungsorgan in einer Stellung an dem Drehschenkel anschließbar oder in diese einstellbar, in der seine Achse mit der Drehachse des Drehschenkels fluchtet. Zweckmäßig ist insbesondere eine Ausführung, bei der der Drehschenkel mit dem Mittelschenkel durch eine lösbare Arretierung drehfest verbindbar ist. Dies bietet die Möglichkeit, mit Hilfe des erfindungsgemäBen Ellipsenzirkels im Bedarfsfall auch zentrische f(reise zu zeichnen, deren Radius mittels der Skalenteilung eingestellt werden kann. Um den Zirkel auch als Fall-Nullenzirkel verwenden zu können, kann die Anordnung so getroffen sein 9 daß an dem Schieber eine besondere Halterung angeordnet ist, an der ein Markierungsorgan schräg zum Mittelschenkel anschließbar bzw. angeschlossen ist.
• Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den einzelnen anspruche und der nachfolgenden Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
• In der Zeichnung zeigt: Fig. 1 einen Ellipsenzirkel gemäß der Erfindung in Seitenansicht, teilweise im Schnitt; Fig. 2 eine Draufsicht auf das Drehglied des Ellipsenzirkels gemäß Fig. 1; Fig. 3 in Seitenansicht den gabelförmigen Drehschenkel des Ellipsenzirkels gemäß Fig. 1 mit dem am Drehschenkel verstellbar angeordneten schieberartigen Halter für ein Markierungsorgan.
• Der dargestellteEllipsensirkelweist einen aus einer zylindrischen Metallstange od.dgl. bestehenden Mittelschenkel 10 auf, der am unteren Ende eine Zentriernadel 11 und am oberen Ende einen als Griffstück ausgebildeten Halteknopf 12 trägt.
• Die Zentriernadel 11 ist mittels einer Klemmschraube 13 feststellbar. Um die Längsachse des Mittelschenkels 10 ist ein Drehglied 14 drehbar, welches aus zwei Drehgliedteilen 15 und 16 besteht, die über einen Gelenkzapfen 17 mit zur Längsachse des Mittel schenkels 10 paralleler Gelenkachse gegeneinander verschwenkbar und in der Jeweiligen Schwenklage gegeneinander feststellbar verbunden sind. Der Gelenkzapfen 17 ist an dem unteren Drehgliedteil 16 befestigt; er durchgreift eine Gelenkbohrung des oberen Drehgliedteiles 15, wobei auf sein oberes Gewindeende eine Klemmschraube 18 aufgeschraubt ist. Zwischen der Klemmschraube 18 und dem oberen Drehgliedteil 15 ist ein Federring 19 angeordnet. Mit Hilfe der Klemmschraube 18 lassen sich die beiden Drehgliedteile in der Jeweiligen Winkeleinstellung festlegen.
• Das nach Art eines Schwenkhebels ausgebildete Drehgliedteil 15 weist einen Führungsansatz 20 auf, in dessen axialen Bohrungen 21 und 22 der Mittel schenkel 10 mittels einer Anschlagschraube 35 begrenzt axial verschiebbar geführt ist. An dem ebenfalls nach Art eines Schwenkhebels ausgebildeten unteren Drehgliedteil 16 ist ein Drehschenkel 23 befestigt, der, wie insbesondere Fig. 3 zeigt, aus einem Gabelstück besteht, dessen Gabelteile 24 am unteren Ende L-förmige Gleitführungen 25 für einen Schieber 26 tragen, der somit an dem Drehschenkel 23 in radialer Richtung, d.h. senkrecht zur Längsachse des Drehschenkels in Pfeilrichtung S verschiebbar geführt ist. Die Feststellung des Schiebers 26 in der jeweiligen Einstellposition erfolgt mittels einer Klemmschraube 27. An dem Schieber 26 ist eine als Steckfassung, Gewindebohrung od.dgl. ausgebildete Halterung 26" für ein Markierungsorgan angeordnet, welches bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Bleistift 28 besteht, der mit seinem Schaft 29 in der Halterung 26't des Schiebers gehalten ist. Anstelle des Bleistiftes könnte aber auch ein anderes Markierungsorgan, z.B. ei Tuschefüller, ein Spitzen- oder Reißfedereinsatz od.dgl., vorgesehen werden.
• An dem Schieber 26 ist eine weitere Halterung 26' angeordnet, in die ein Markierungsorgan zum Zeichnen von Kreisen mit kleinen Radien in einer zum Mittelschenkel geneigten Lage eingeführt werden kann.
• Es ist erkennbar, daß das Markierungsorgan 28 in bezug auf die zu dem Mittelschenkel 10 parallele Längsachse 30 des Drehschenkels 23 exzentrisch angeordnet ist. Der Drehschenkel dreht sich um die Achse 30. Die Drehbewegung erfolgt über ein Zahngetriebe, welches aus Zahnrädern 31, 32 und 35 besteht. Das Zahnrad 31 ist mittels einer Paßfeder 34 drehschlüssig, Jedoch axial verschiebbar auf dem Mittelschenkel 10 gelagert und in einer Lageröffnung des Führungsansatzes 20 ohne nennenswertes Axialspiel geführt. Es steht im Zahneingriff mit dem Zahnrad 32, welches drehbar auf dem Gelenkzapfen 17 gelagert ist. Mit dem Zahnrad 32 kämmt das Zahnrad 33, welches an einer Welle 37 befestigt ist, die in einem Wellenlager 38 des unteren Drehgliedteiles 16 drehbar gelagert ist. Das untere Ende der Welle 37 ist als Vierkant 39 ausgebildet. Der Drehschenkel 23 weist eine entsprechende Vierkantöffnung 40 auf, in die der Vierkant 39 drehschlüssig einfaßt. Zur Verbindung des Drehschenkels 23 mit dem Vierkant 39 der Welle 37 dient eine Klemmschraube 41.
• Wird das Drehglied 14 mit dem Drehschenkel 23 um die Längsmittelachse 10' des Mittelschenkels 10 gedreht, so bewegt sich der Drehschenkel 23 auf einem Kreis, dessen Radius gleich dem Abstand der beiden Achsen 10' und 30 des Mittelschenkels bzw. des Drehschenkels ist. Zugleich wird dem Drehschenkel 23 über das Getriebe 31, 32 und 33 eine Drehbewegung um seine eigene Drehachse 30 erteilt. Entsprechend bewegt sich das zur Drehachse 30 exzentrisch angeordnete Markierungsorgan 28 auf einem Kreis dessen Radius gleich dem Abstand der Drehachse 30 von der Achse 28' des Markierungsorgans 28 ist. Das tbersetsungsverhältnis des Getriebes beträgt 1 2. Das bedeutet, daß bei einer vollen Umdrehung des Drehgliedes 14 um die Achse 10' des Mittelschenkels 10 das Markierungsorgan 28 zwei volle Umdrehungen um die Drehachse 30 des Drehschenkels 23 ausführt. Die beiden sich überlagernden Drehbewegungen führen zur Aufzeichnung einer Ellipse durch das Schreiborgan 28" des Markierungsorgans auf der Zeichenunterlage 42, wobei die Zentrierspitze 11 des Nittelschenkels 10 im Mittelpunkt der Ellipse steht. Die Halbachsen a und b der gezeichneten Ellipse sind dabei abhängig einerseits von dem radialen Abstand der Achsen 10' und 30 und andererseits von dem Abstand der Achsen 30 und 28'.
• Diese Abstände lassen sich am Drehglied 14 durch Verschwenken der Drehgliedteile 15 und 16 sowie amDrehschenkel 23 durch Verstellen des Schiebers 26 einstellen.
• Die Funktionsweise des beschriebenen Ellipsenzirkels beruht auf der folgenden mathematischen Definition der Ellipse: Dreht man einen ersten Zeiger, der im Abstand a + b von sei-2 nem im Ellipsen-Mittelpunet 0 liegenden Drehpunkt einen Drehpunkt für einen zweiten Zeiger aufweist, dessen Länge gleich a - b ist, um einen beliebigen Winkel cc um den Ellipsen-2 Mittelpunkt 0, dann muß das freie Ende des zweiten Zeigers sich in entgegengesetzter Richtung um den Winkel 2 oc drehen, damit der Endpunkt des zweiten Zeigers eine Ellipse beschreibt.
• Übertragen auf den beschriebenen Ellipsenzirkel bedeutet dies, daß der Abstand der Achsen 10' und 30 gleich der halben Summe der Ellipsenachsen a und b ist, während der Abstand der Achsen 30 und 28' der halben Differenz der Ellipsenachsen a und b entspricht. Bei Drehung des Drehgliedes 14 um die Achse 10' im Gegenuhrzeigersinn dreht sich die Achse 28' des Markierungsorgans mit der doppelten Winkelgeschwindigkeit im Gegenuhrzeigersinn, wobei die Schreibspitze 28" des Markierungsorgans eine Ellipse mit den vorgegebenen Halbachsen a und b zeichnet.
• Das Achsverhältnis der Ellipse läßt sich dabei einstellen.
• An der Oberseite des Drehgliedteiles 15 ist zu diesem Zweck eine Skala 43 befestigt, an der ein mit dem anderen Drehgliedteil 16 verbundener Zeiger 44 entlangführbar ist. Die Skala 43 ist auf den Wert a + b geeicht. Der Zeiger 44 zeigt 2 den jeweils eingestellten Wert auf der Skala an. Durch Verschwenken des Drehgliedteiles 16 nach Lösen der Klemmschraube 18 kann dieser Wert beliebig eingestellt werden.
• Das gleiche gilt für den Wert a - b, der sich an einer an 2 dem Schieber 26 angeordneten Skala 45 mittels des Zeigers 46 ablesen läßt. Die Verstellung des Schiebers 26 ermöglicht eine unterschiedliche Einstellung des Wertes a - b entspre-2 chend der Jeweils zu zeichnenden Ellipse. Es ist daher möglich, Ellipsen mit innerhalb des Verstellbereichs beliebigem Achsverhältnis a/b zu zeichnen. Wird der Schieber 26 gegenüber dem Drehschenkel 23 so verstellt, daß die Achse 28' mit der Drehachse 30 des Drehschenkels fluchtet, so ist der Wert a - b gleich Null. Die Schreibspitze 28" beschreibt in die-2 sem Fall einen Kreisbogen um den-von der Zentrierspitze 11 gebildeten Mittelpunkt. Dabei kann der Radius des zu zeichnenden Kreises durch die am Drehglied angeordnete Einstellvorrichtung beliebig gewählt werden.
• Der Ellipsenzirkel kann auch zum Zeichnen von Kreisen unterschiedlicher Radien verwendet werden, indem der Drehschenkel 23 mit dem Mittelschenkel 10 drehfest verbunden wird.
• Dies kann z.B. durch Einschrauben einer am Führungsansatz 20 angeordneten Arretierungsschraube 47 in eine Axialnut 10" des Mittelschenkels bewirkt werden. Die Nut 10' ist dabei so am Mittelschenkel 10 angeordnet, daß in der Arretierungsstellung bei Einstellung des Drehgliedes auf maximalen Radialabstand (nach Fig. 2 z.B. fünfundfünf zig Skalenteile) die Achse des Schiebers eine radiale Verlängerung der Drehgliedachse bildet. Es ist dann möglich, mit dem Zirkel Kreise zu zeichnen, deren Radius gleich der Summe der an den beiden Skalen 43 und 45 eingestellten und ablesbaren Werte ist.
• Er das Zeichnen von Kreisen kleiner Radien wird, wie erwahnt, ein Markierungsorgan in die schräg angeordnete Halterung 26' eingeführt. Auch in diesem Fall kann an der Skala 43 der Jeweils gewünschte Radius abgelesen werden.
• in unteren Ende des Mittelschenkels 10 kann ein breites Fußstrick 51 angeordnet werden, welches zweckmäßig aus durchsichtigei Kunststoffmaterial besteht, um die Zentrierspitze 11 genau im Mittelpunkt der zu zeichnenden Kurve ansetzen zu können. Das Fußstück 51 bildet eine kippfreie Auflage für den Zirkel. Zwischen dem Fußstück 51 und dem Führungsteil 20 des Drehgliedes 14 kann eine Feder 52 angeordnet sein, welche das Drehglied mit dem Drehschenkel nach oben drückt und einen zu starken Auflagedruck der Zeichenspitze 28" auf der Unterlage verhindert. Durch leichtes Niederdrücken des Drehgliedes läßt sich der gewünschte Auflagedruck der Zeichenspitze 28" erreichen.

Claims (20)

Ansprüche

1.)Ellipsenzirkel, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem im Ellipsen-Mittelpunkt ansetzbaren Mittel schenkel (10) mit einem hieran angeordneten Drehglied (14) besteht, welches einen Drehschenkel (23) mit einem exzentrisch zu dessen Drehachse angeordneten Markierungsorgan (28) od.dgl. aufweist, und daß ein den Drehschenkel (23) bei Drehung des Drehgliedes (14) um die Achse (10') des Mittelschenkels (10) im Ubersetzungsverhältnis von 1 : 2 in Gegenrichtung drehendes Getriebe (31, 32, 33) vorgesehen ist.

2. Ellipsenzirkel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe aus einem Zahngetriebe besteht, welches ein drehfest auf dem Mittelschenkel (10) angeordnetes Zahnrad (31) aufweist, welches über mindestens ein am Drehglied (14) gelagertes Zahnrad (32) mit einem am Drehschenkel (23) angeordneten Zahnrad (33) getrieblich verbunden ist.

3. Ellipsenzirkel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Abstand der Drehachse (30) des Drehschenkels (23) von der Achse (10') des Mittelschenkels (10) sowie die Exzentrizität des Markierungsorgans (28) gegenüber der Drehachse (30) des Drehschenkels (23) jeweils gesondert einstellbar sind.

4. Ellipsenzirkel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehglied aus zwei gegeneinander verstellbaren Drehgliedteilen (15, 16) besteht, von denen das eine mit dem Mittelschenkel (10) verbunden ist und das andere den Drehschenkel (23) trägt.

5. Ellipsenzirkel nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Drehgliedteile (15, 16) über ein Gelenk (17) mit zur Achse (10') des Mittelschenkels (10) und des Drehschenkels (23) parallel verlauf ender Gelenkachse verbunden sind.

6. Ellipsenzirkel nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch eine am Drehglied (14) angeordnete Verstellvorrichtung für die Einstellung und Feststellung der Drehgliedteile (15, 16).

7. Ellipsenzirkel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellvorrichtung aus dem Gelenk (17) in Verbindung mit einer Feststellschraube (18) besteht.

8. Ellipsenzirkel nach einem der Ansprüche 2 und 5 bis 7, gekennzeichnet durch ein auf der Gelenkachse der Drehgliedteile (15, 16) sitzendes Zahnrad (32), welches mit dem auf dem Mittelschenkel (10) sitzenden Zahnrad (31) und mit dem den Drehschenkel (23) antreibenden Zahnrad (33) im Zahneingriff steht.

9. Ellipsenzirkel nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an dem einen der beiden Drehgliedteile (15, 16) eine Skala (43) und an dem anderen Drehgliedteil ein Anzeigeorgan (44) angeordnet ist.

10. Ellipsenzirkel nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß das Markierungsorgan (28) an einem quer zur Achse (30) des Drehschenkels (23) verstellbaren Schieber (6) angeordnet ist.

11. Ellipsenzirkel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (26) in einer Gleitführung (25) am Fuß des Drehschenkels (23) verschiebbar geführt und mit mindestens einer Halterung für das Markierungsorgan (28) versehen ist.

12. Ellipsenzirkel nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung aus einer Steckfassung od.dgl. besteht.

13. Ellipsenzirkel nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß am Schieber oder am Drehschenkel eine Skala (45) angeordnet ist.

14. Ellipsenzirkel nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Markierungsorgan (28) in einer Stellung an dem Drehschenkel (23) anschließbar oder einstellbar ist, in der seine Achse mit der Drehachse (30) des Drehschenkels fluchtet.

15. Ellipsensirkel nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehschenkel (23), vorzugsweise über eine Zapfenverbindung (39), lösbar angeordnet ist.

16. Ellipsenzirkel nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehschenkel (23) mit dem Mittelschenkel (10) durch eine lösbare Arretierung drehfest verbindbar ist.

17. Ellipsenzirkel nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Ende des Mittelschenkels (10) ein Fußstück (51) angeschlossen bzw. anschließbar ists welches vorzugsweise zumindest teilweise aus durchsichtigem Material besteht.

18. Ellipsenzirkel nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehglied (14) mit dem Drehschenkel (23) auf dem Mittelschenkel (10) axial verschiebbar ist.

19. Ellipsenzirkel nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch eine am Mittelschenkel (10) angeordnete, das Drehglied anhebende Feder (52).

20. Ellipsenzirkel nach einem der Ansprüche 1 bis 19 dadurch gekennzeichnet, daß das Drehglied (14) als ein das Getriebe (31, 32, 33) aufnehmendes Gehäuse od.dgl. ausgebildet ist.

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