DE2627554A1

DE2627554A1 - Vorrichtung zum bewegen eines bildelementes entlang einer kugeloberflaeche

Info

Publication number: DE2627554A1
Application number: DE19762627554
Authority: DE
Inventors: Edmund Opitz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-06-19
Filing date: 1976-06-19
Publication date: 1977-12-22

Description

Vorrichtung zum Bewegen eines Bildelementes entlang einer
Kugeloberfläche Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bewegen eines Bildelementes entlang einer Kugeloberfläche.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Bewegung des Bildelementes auf einfache Weise so zu bewerkstelligen, daß das Bildelement auf der Kugeloberfläche Bewegungen vollführt, die in der Projektion Lissajousfiguren ergeben. Lissajousfiguren sind Überlagerungsfiguren, welche durch die Zusammensetzung von zwei Schwingungen in verschiedenen Richtungen zustandekommen.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Trägerkugel, auf deren Oberfläche das Bildelement angeordnet ist, auf eine Drehwelle gesteckt ist, die sich koaxial zu einem ersten Kugeldurchmesser erstreckt und in einer Lagergabel gelagert ist, and daß die Lagergabel am freien Ende einer Hohlwelle befestigt ist, die sich koaxial zu einem zweiten, zum ersten senkrechten Kugeldurchmesser erstreckt und innerhalb derer koaxial zur Hohlwelle eine Antriebswelle gelagert ist, die an die Drehwelle drehgekoppelt ist, von welchen koaxial angeordneten Wellen mindestens eine drehbar gegenüber der anderen gelagert ist.
Die Trägerkugel kann um die beiden Kugeldurchmesser gekoppelte Drehbewegungen vollführen, denen das Bildelement mit der angestrebten Bewegung folgen muß. Die Kugeloberfläche, auf der sich das Bildelement bewegt, ist nicht die körperliche Oberfläche der Trägerkugel, auf der es fest montiert ist, sondern die geometrische Form der Kugeloberfläche dieser Trägerkugel.
Ist die Trägerkugel undurchsichtig, dann sieht der Betrachter das Bildelement nur auf der ihm zugekehrten Seite, ist sie durchsichtig, und leuchtet das Bildelement nach allen Seiten, dann kann er die volle Bahn des Bildelementes verfolgen.
Das Bildelement kann ein lichtreflektierendes Element sein, das von außen angestrahlt wird, es kann aber auch ein selbstleuchtendes Element, zum Beispiel eine Lampe sein, die gegebenenfalls durch äußere Einwirkung hell und dunkel tastbar ist. Es können auf ein und derselben Trägerkugel auch mehrere Bildelemente an verschiedenen Orten der Oberfläche angeordnet sein.
Das oder die Bildelemente können auf der Trägerkugel befestigt sein, sie können aber auch leicht lösbar angebracht sein, zum Beispiel magnetisch gehaltert, so daß man sie ohne Umstände von einem Ort der Oberfläche an einen anderen Ort versetzen kann.
Die Drehbewegungen, zu der die Trägerkugel um ihre beiden gekreuzten Durchmesser veranlaßt wird, können im Drehzahlverhältnis 1 : 1 oder aber in einem anderen Drehzahlverhältnis stehen, vorzugsweise stehen sie im Interesse übersichtlicher Lissajousfiguren in einem kleinen ganzzahligen Verhältnis. Die Koppelung kann so ausgestattet sein, daß die Phasenlage der beiden Drehbewegungen verstellbar ist.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung, in der zwei Ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher erläutert.
In der Zeichnung zeigt: Figur 1 im Schnitt ein erstes Ausführungsbeispiel mit einer einfachen Zahnradkoppe lung, und Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel mit Kegelräderkoppelung.
Gemäß Figur 1 ist mit 1 die Trägerkugel bezeichnet, die auf die Drehwelle 2 gesteckt ist, die sich entlang des ersten Durchmessers 3 der Trägerkugel 1 erstreckt und an ihren beiden freien Enden in den beiden Schenkeln 13,14 einer Lagergabel 4 drehbar gelagert ist. Die Lagergabel 4 ist am freien Ende einer Hohlwelle 5 verschweißt, die sich koaxial zu dem zweiten Durchmesser 6 der Trägerkugel 1 erstreckt, der senkrecht auf dem ersten Durchmesser 3 steht.
Die Hohlwelle 5 ist in dem stationären Drehlager 7 drehbar um den Durchmesser 6 gelagert und in ihrem Inneren ist koaxial eine stationäre Antriebsstange 8 gelagert, an derem freien Ende ein Zahnrad 9 befestigt ist, das mit einem auf die Drehwelle 2 gesteckten Zahnrad 10 kämmt. Die beiden Zahnräder 9 und 10 haben gleichen Durchmesser wie die Trägerkugel, so daß ihre Verzahnungen im Schnittpunkt der zum ersten und zweiten Durchmesser 3, 6 parallelen Tangenten der Trägerkugel 1 miteinander kämmen und im Verhältnis 1 : 1 übersetzen.
Dreht sich die Hohlwelle 5 einmal herum, dann rollt das Zahnrad 10 einmal auf dem stationären Zahnrad 9 ab und die Drehwelle 2 vollführt auch eine Drehbewegung um sich selbst. Die Folge ist, daß die Drehbewegung der Trägerkugel um den Durchmesser 3 zur Drehbewegung der Trägerkugel um den Durchmesser 6 im Drehzahlverhältnis 1 : 1 steht.
Die beiden Zahnräder 9 und 10 sind tellerförmig ausgemuldet, so daß Spiel zwischen der Kugel und den Zahnrädern stehenbleibt.
Die Lagergabel 4 ist um die Betrachtung möglichst nicht zu behindern, bezogen auf die Blickrichtung gemäß dem Pfeil 11 sehr dünn ausgebildet und das Zahnrad 10 kann, damit es in seiner, dem Beschauer zugekehrten Drehstellung die Betrachtung nicht stört, durchsichtig ausgebildet sein.
Zum Drehantrieb der Hohlwelle 5 weist diese eine Außenverzahnung 12 auf, an der ein von einem Antriebsmotor angetriebenes, nicht dargestelltes Ritzel angreift.
Ein Bildelement, zum Beispiel eine Lampe 26, die auf der Oberfläche der Trägerkugel 1 befestigt ist, beschreibt, wenn sich die Hohlwelle dreht, beispielsweise die durch die strichpunktierte Linie 17 eingezeichnete Bahn.
Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist mit 21 die Trägerkugel, mit 22 die Drehwelle, mit 23 die Lagergabel, mit 24 die Hohlwelle und mit 25 die Antriebsstange bezeichnet. Diese Teile sind genauso ausgebildet wie die entsprechenden Teile aus Figur 1. Im Gegensatz zu Figur 1 ist die Antriebsstange 25- in nicht dargestellten Drehlagern drehbar um den Kugeldurchmesser 28 gelagert und weist an ihrem freien oberer Ende ein Kegelrad 27 auf. Dieses Kegelrad ist über ein an der Lagergabel 23 gelagertes Kegelradgetriebe 38, 39 an ein auf die Drehwelle 22 gestecktes Kegelrad 30 im Übersetzungsverhältnis 1 : 1 gekoppelt. Zum Drehantrieb der Hohlwelle und der Antriebsstange dient ein gemeinsamer Antriebsmotor 31, der über je ein gesondertes Übersetzungsgetriebe 32, 33 die Antriebsstange und die Hohlwelle antreibt. Das Übersetzungsverhältnis der Übersetzungsgetriebe 32, 33 ist, wie in der Zeichnung durch Pfeile angezeigt, einstellbar.
In Abänderung des Beispiels aus Figur 1 kann auch die Hohlwelle 5 als Hohlstange feststehen und die Antriebsstange 8 als Welle drehbar sein und an den Antriebsmotor 15 angeschlossen sein. Es können auch beide Teile 5, 8 als Wellen drehbar gelagert und entsprechend wie bei dem Ausführungsbeispiel aus Figur 2 antreibbar sein.

Claims

ANSPRUCH Vorrichtung zum Bewegen eines Bildelementes entlang einer Kugeloberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trägerkugel ( 1, 21 ), auf deren Oberfläche das Bildelement ( 26 ) angeordnet ist, auf eine Drehwelle ( 2, 22 ) gesteckt ist, die sich koaxial zu einem ersten Kugeldurchmesser ( 3 ) erstreckt und in einer Lagergabel ( 4, 23 ) gelagert ist, und daß die Lagergabel ( 4, 23 ) am freien Ende einer Hohlvelle ( 5, 24 ) befestigt ist, die sich koaxial zu einem zweiten, zum ersten senkrechten Kugeldurchmesser ( 2, 28 ) erstreckt und innerhalb derer koaxial zur Hohlwelle eine Antriebswelle ( 8, 25 ) gelagert ist, die an die Drehwelle ( 2, 22 ) drehgekoppelt ist, von welchen koaxial angeordneten Wellen ( 5, 24, 8, 25 mindestens eine drehbar gegenüber der anderen gelagert ist.