DE3320565A1

DE3320565A1 - Gestaenge zum erzeugen einer geraden

Info

Publication number: DE3320565A1
Application number: DE19833320565
Authority: DE
Inventors: John Henry 48010 Birmingham Mich. Brems
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-07-19
Filing date: 1983-06-07
Publication date: 1984-01-19
Also published as: US4545266A; GB8319220D0; DE3320565C2; CA1211639A; FR2532388B1; GB2124320A; GB2124320B; FR2532388A1; JPS5919760A

Description

BESCHREIBUNG;

Die Erfindung betrifft Gestänge zum Erzeugen einer Geraden .

Gestänge zum Erzeugen wahrer oder angenäherter Geraden wurden seit vielen Jahren als Führungen verwendet. Scott-Russell Gestänge sind weit verbreitete Einrichtungen dieser Bauart. Jedoch bei Anwendungen, bei wel- IQ chen eine Seitenbelastung der Einrichtung in Querrichtung zur erzeugten Geraden auftritt, ist das Scott-Russell-Gestänge nachteilig, da hier die Lenker übereinander laufen und es dadurch sehr schwierig machen, eine Konstruktion zur Aufnahme von Querbelastungen zu schaffen.

Somit besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein einfaches Gestänge zum Erzeugen einer wahren oder angenäherten Geraden zu schaffen, bei welchem die Lenker sich nicht kreuzen und bei dem es vorteilhaft ist, breite Lenker mit weit auseinanderliegenden Lagern in einer jeden Arbeitsachse zu verwenden, wodurch eine Konstruktion geschaffen wird, die hohe Querbelastungen in der Bewegungsrichtung aufnehmen kann.

Bekannte Gestänge zum Erzeugen von Geraden sind verhältnismäßig groß gegenüber der Länge der Gerade, die sie erzeugen können. Somit ist erfindungsgemäß ein einfaches Gestänge vorgesehen, das klein und kompakt gegenüber der Länge der Geraden ist, die es erzeugen soll.

Die Erfindung ist nachstehend näher erläutert. Alle in der Beschreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Die nachstehend vorgebrachten Grundsätze der Erfindung zusammen mit den Einzelheiten eines Ausführungsbeispiels ermög-

-2-

· O O jC. vJ O O

lichen es einem Maschinenbauer, die Erfindung in Zusammenhang mit den besten Verfahren für die Praxis der Erfindung zu verwenden.

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines bekannten gleichschenkligen Gleitschuh- oder Kulissensteingestänges;

Fig.2 eine schematische Darstellung des bekannten Scott-Russell Gestänges;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer bekannten Variante des Scott-Russell Gestänges;

eine schematische Darstellung der Erfindung in der Bezugs- oder Ausgangsstellung;

eine schematische Darstellung der Erfindung in einer gegenüber der Fig.4 versetzten Stellung;

eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung mit anderen Maß verhältnissen, wobei das Gestänge in der Bezugsstellung mit vollen Linien und mit ge

strichelten Linien für eine versetzte Stellung dargestellt ist;

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung mit anderen Maßverhältnissen, wobei das Gestänge in der Bezugsstellung mit vollen Linien und mit gestrichelten Linien für eine versetzte Stel lung dargestellt ist;
35

-3-

15	Fig.	4
	Fig.	5
20
	Fig.	6

τι

Fig. 8 einen Längsschnitt durch eine Einrichtung mit zwei erfindungsgemäßen Gestängen;

Fig. 9 einen Schnitt längs der Linie 9-9 der Fig. 8; Fig. 10 einen Schnitt längs der Linie 10-10 der Fig. 8; Fig. 11 einen Schnitt längs der Linie 11-11 der Fig. 8; Fig. 12 eine schematische Darstellung eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung, in dem der Punkt H durch ein bekanntes Watts—Gestänge geführt wird.

Fig. 13 eine schematische Darstellung eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung, bei welchem der Punkt H durch einen einfachen Lenker geführt wird;

Fig. 14 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung, in dem die Idealproportionen leicht abgeändert wurden.

Fig. 1 ist eine Schemazeichnung des alten und bekannten gleichschenkligen Kulissensteingestanges. Ein Lenker 2 ist mit einem Rahmen 4 an einem Drehpunkt A verbunden; dieser Lenker 2 ist über einen Drehpunkt B zum Mittelpunkt eines zweiten Lenkers 6 geführt. Ein Ende des Lenkers 6 ist mit einem Kulissenstein oder Gleitschuh 8 über dem Drehpunkt C verbunden. Der Gleitschuh 8 ist auf die Bewegung einer Geraden durch am Rahmen 4 montierte Führungen 10 längs einer Mittellinie begrenzt, die durch die Punkte C und A läuft.

Das Außenende, der Punkt D auf dem Lenker 6 bewegt sich längs seiner vollkommenen Geraden 12, wobei er durch den Punkt A und senkrecht zur Mittellinie durch die Punkte A und C läuft,wenn der Lenker 2 um den Punkt A gedreht wird, vorausgesetzt daß alle Abstände zwischen A und B, B und C sowie B und D gleich sein. Dies wird leicht bewiesen, da die Dreiecke ABC und ABD in jeder Stellung des Gestänges gleichschenklig sind.

-4-

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung des Scott-Russell-Gestänges zum Erzeugen einer angenäherten Geraden für die Bahn des Punktes D; auch diese Einrichtung ist bekannt.Sie ist mit der Einrichtung der Fig. 1 identisch ausgenommen, g daß der Punkt C von einem schwingenden Lenker 14 geführt wird anstatt durch einen Kulissenstein, wobei der Lenker 14 drehbar mit dem Lenker 6 im Drehpunkt C und mit dem Rahmen 4 im Drehpunkt E verbunden ist. Annähernd am Mittelpunkt seines Weges muß der Lenker 14 senkrecht zur Mittellinie stehen, die durch die Punkte A und C läuft. Man ersieht, daß der Punkt C eine Bogenbahn beschreibt und nicht die in Fig.,1 gezeigte Gerade. Dadurch weicht die Bahn des Punktes D etwas von einer vollkommenen Geraden ab. Je größer die Länge des Lenkers 14 ist, umso flacher

■^5 ist die Bogenbahn des Punktes C und umso mehr angenähert ist die Bahn des Punktes D an eine wirkliche Gerade. Wenn der Lenker 14 unendlich lang wäre, dann wäre die Bahn des Punktes D wieder eine wirkliche Gerade.

Bei den Einrichtungen der Fign. 1 und 2 läuft die Bahn des Punktes D durch den Punkt A, was konstruktiv unzweckmäßig für eine praktische Ausführung wäre.Die Einrichtung der Fig. 3 zeigt ein anderes bekanntes Verfahren, um den Punkt A aus der Bahn des Punktes B herauszubewegen. Der Punkt A wird zum Punkt A¹ bewegt und die Längenverhältnisse des Gestänges werden damit wie folgt verändert:

A'B' ^ B_^C_
B¹C ~ B¹D

Diese Verkürzung des Lenkers A¹B¹, oft weniger als die Hälfte der Länge CD, bewirkt eine weitere Abweichung der Bahn des Punktes D von der Geraden, wobei sich die Abweichung vergrößert wenn sich die Strecke A¹B¹ verkürzt.

-5-

Bei diesen vorstehenden bekannten Einrichtungen der Fign. 1-3 kreuzt der Lenker 6 oder 6¹ über den Lenker 2 oder 2¹ auf ca. dem halben Hub der Einrichtung, was bei einer dreidimensionalen Einrichtung Konstruktionsprobleme auslöst, da Querbelastungen,z.B. Belastungen die senkrecht zur Ebene der zweidimensionalen Zeichnungen der Fig. 1-3 wirken, aufgenommen werden müssen.

Die erfindungsgemäße Einrichtung, die ein Überschneiden IQ oder Überkreuzen der Lenker vermeidet, ist schematisch in Fig. 4 dargestellt. Die Einrichtung ist in ihrer "Bezugs- oder Ausgangsstellung" dargestellt, die nicht notwendigerweise die mittlere Hub- oder Wegstellung ist. Ein Lenker 16 ist an einem Ende mit dem Rahmen 18 durch einen Schwenk- oder Drehpunkt F verbunden; an seinem anderen Ende ist der Lenker 16 durch einen Drehpunkt P mit einem dreieckigen "Körper" 20 verbunden. Ein Drehpunkt H am Körper 20 stellt seine Verbindung mit einem Gleitschuh oder Kulissenstein 22 dar, der in am Rahmen 18 befestigten Führungen 24 läuft.

Ein Mantellinienpunkt J am Körper 20 bewegt sich in der Bahn einer wahren Geraden, die sich zwischen den Verbindungspunkten F und J erstreckt, wenn die folgenden "geometrischen Bedingungen" erfüllt sind:

1. Die Abstände am Körper 20 von G bis H und von G bis J sind gleich den Abständen von F bis G am Lenker 16;

2. in der Bezugs- oder Ausgangsstellung der Einrichtung, in welcher die Punkte F, G und H auf einer Linie liegen, ist die Achse der Führungen 24 oder "die Bezugsachse" ebenfalls gleichlaufend mit der Linie FGH;

-6-

3. in der Bezugsstellung der Einrichtung steht die Linie FJ senkrecht auf der Linie JH.

Der Ausdruck "Körper" wird für das Element 20 verwendet, um die Nicht-Gleichlinigkeit der Punke J, G und H anzuzeigen. Der Ausdruck "Winkelhebel" kann ebenso gut für dieses Bauelement 20 verwendet werden.

In der Bezugsstellung der Fig. 4 gelten die folgenden Längen und Winkel:

L = Abstand zwischen den Punkten J und H am Körper 20;

M = Der gemeinsame oder gleiche Abstand zwischen den Punkten F und G am Lenker 16; zwischen den Punkten G und J am Körper 20 und zwischen den Punkten G und H am Körper 20;

o(.= der Winkel zwischen der Bezugsachse (Linie FGH) und der Linie FJ, welche die hypothetische Bahn des Punktes J darstellt.

In der Bezugsstellung wird eine Linie K parallel zur Linie FJ konstruiert. Der Winkel zwischen der Linie K und der Bezugsachse, der Linie FGH, die auch gleichzeitLg die Achse der Gleitschuhführungen 24 ist, ist damit auch gleich cC L wird als Senkrechte zu FJ definiert; L steht daher auch senkrecht auf der Linie K und ist der Abstand zwischen der Linie FJ und der Linie K. Daraus erhellt, daß:

L = 2Ms inert.

M = (1)

2sineC

In Fig. 5 wurde der Lenker 16 um einen willkürlich gewählten Winkel ρ aus der Bezugsstellung der Fig. 4 herausgedreht, wobei die neuen Stellungen durch ein (') gekennzeichnet sind. Daher ist auch der Körper 20 um einen

Winkel fi aus der Bezugsachse herausgedreht. Der senk-ο

rechte Abstand des Punke J¹ oder die neue Lage des Punktes J von der Linie K wird durch Y₁ + Y₂ dargestellt und der vom Punkt H bis H¹ auf der Bezugsachse zurückgelegte Weg ist durch J wiedergegeben. Daraus ersieht man, daß:

Y₁ = LcosP (2)

Z = 2M-2MCOS0 (3)

Y„ = ZsinoC (4)

Substituiert man (4) für (3)

Y₂ = 2M(l-cos #)sinot- (5)

Substituiert man (5) für (1)

Y_ = L(I-COS ß) (6)

Kombiniert man (1) und (6)

Y₁ + Y₂ = Lcosß + Ld-cos ß)

Soe ergibt sich:

Y₁ + _Y2 -

-8-

-♦·

Daher bleibt der Abstand des Punktes J' von der Linie K mit einem Wert von L unabhängig vom Winkel der Bewegung Qi und unabhängig vom ursprünglich beschriebenen Winkel der Führungsachse oc konstant. Da die Linie K parallel zur Linie FJ der Fig. 4 konstruiert wurde, beweist dies, daß die Bahn des Punkte J stets auf einer wahren Geraden FJ und deren Verlängerung liegt.

Wie erwähnt, ist die schematisch in Fig. 4 dargestellte

JLQ Einrichtung in der Bezugsstellung gezeigt, wobei die Punkte F, G und H auf einer gleichen Linie liegen und die Bezugsachse bilden. Von dieser Stellung aus kann der Punkt. J nach rechts auf einer Verlängerung der Linie FJ bewegt werden, bis die Punkte FG und J auf einer Linie

IQ liegen. Dies stellt die äußerste rechte erreichbare Lage des Punktes J dar. Bei der gegebenen Einschränkung des Ausführungsbeispiels, daß sich der Lenker 16 und der Körper 20 nicht kreuzen dürfen, ergibt sich, daß die erreich bare äußerste linke Stellung des Punkte J kurz vor dem Punkt S liegt und zwar bedingt durch die körperliche Breite des Lenkers 16 und des Punktes 20 an den Drehpunkten F und J. Im Rahmen dieser Einschränkungen ergibt sich aus der Stellung der Fig. 4, daß der Punkt J weiter nach links als nach rechts bewegt werden kann und daß die Mittelstellung oder mittlere Hubstellung der Einrichtung nicht mit der dargestellten Bezugsstellung zusammenfallt.

Aus der mathematischen Beweisführung für die Geradheit der Bahn des Punktes J erkennt man, daß die Einrichtung eine gerade Bahn für den Punkt J unabhängig vom Wert des Winkels CC beschreibt, d.h., daß der Winkel oC verändert werden kann, um sich den Zwecken der mechanischen Konstruktion anzupassen. Zwei schematische Einrichtungen mit unterschiedlichen Werten des Winkels oc sind graphisch in den Fign. 6 und 7 dargestellt.

-9-

Während der Winkel cC der Fig. 4 45 umschreibt, wurde er in Fig. 6 willkürlich auf 60° vergrößert. Die Bezugsstellung des Bauelements ist in festen Linien ausgezeichnet; ein Lenker 16A ist drehbar mit dem Rahmen 18 am Drehpunkt F verbunden. An seinem anderen Ende ist der Lenker 16A drehbar mit einem Körper 2OA am Drehpunkt G verbunden. Am Punkt H des Körpers 20A ist nach der vorstehend beschriebenen Konstruktion der Körper drehbar mit einem Gleitschuh 22 verbunden ,der in Führungen 24A gleichlaufend mit der Bezugsachse durch die Punkte F, G und H läuft. Auch der ■ nach der vorstehenden Konstruktion angelegte Punkt J am Körper 2OA ist der Punkt, der sich auf einer wahren Geraden bewegt. Graphisch ist dies durch die in gestrichelten Linien und mit Apostroph-Strichen versehenen Elemente dargestellt, nachdem der Lenker 16A um einen Winkel um den Punkt F in eine neue Stellung 16A¹ gedreht wurde. Graphisch ist es offensichtlich, daß sich der Punkt J auf einer Geraden von J nach J¹ bewegt.

In Fig. 7 ist der Winkel OC auf 30 verkleinert. Der Lenker 16B und der Körper 20B sind wieder mit festen Linien in ihrer Bezugsstellung ausgezeichnet und mit gestrichelten Linien sowie mit Bezugszeichen mit Strich, nach dem der Lenker 16B um einen Winkel in seine neue Stellung 16B¹ gedreht wurde. Dieser Drehwinkel ist dem der Fign. 5 und 6 entgegengesetzt, doch ist es immer noch graphisch eindeutig, daß sich der Punkt J auf einer Geraden in seine neue Stellung J¹ bewegt.

Die Fign. 8, 9, 10 und 11 zeigen ein Ausführungsbeispiel mit den beiden oben schematisch dargestellten Gestängen. In diesen Figuren trägt ein Sockel 30 eine Säule 32, auf der zwei Paare von Verlängerungen 34 und 36 montiert sind. Eine Welle 38 ist drehbar in den Verlängerungen 34 gelagert und entspricht dem Drehpunkt F der Schemazeichnungen.

-10-

Ein Lenker 40 Ist am einen Ende der Welle 38 montiert; an seinem anderen Ende ist der Lenker 40 mit einem Winkelhebel 42 über eine Welle 44 verbunden, die im Winkelhebel 42 drehbar gelagert ist. Die Welle 44 entspricht dem Punkt G, und der Winkelhebel 42 entspricht dem Körper 20 in der Schemazeichnung. Ein Ende des Winkelhebels 42 trägt eine Welle 46, die drehbar mit zwei Gleitschuhen 48 verbunden ist, welche in Führungen 50 und 52 laufen, die auf der Sockelverlängerung 54 montiert sind; die Welle 46 ent-

jQ spricht dem Drehpunkt H der Schemazeichnung. Eine im anderen Ende des Winkelhebels 42 montierte Welle 56 ist drehbar in den Verlängerungen 58 eines Schlittens 60 gelagert, und die Welle 56 entspricht dem Punkt J der Schemazeichnung. Der Abstand von der Welle 38 zur Welle 44 im Lenker 40 ist identisch dem Abstand im Winkelhebel 42 von der Welle 44 zur Welle 46 und dem Abstand von der Welle 44 zur Welle

Die aus dem Lenker 40 und dem Winkelhebel 42 bestehende Einrichtung ist in ihrer Mittelstellung oder mittleren Hubstellung im Gegensatz zur ihrer Bezugsstellung gezeigt. Wenn diese Elemente in ihrer Bezugsstellung sind, wobei die Wellen 38, 44 und 46 auf einer Linie liegen, liegen sie auch auf einer Linie mit der Achse, die durch die Führungen 50 und 52 gebildet wird.In dieser gleichen Bezugsstellung ist die Linie der Mittelpunkte von der Welle 38 zur Welle 56 senkrecht zur Linie der Mittelpunkte von der Welle 56 zur Welle 46. Das Gestänge erfüllt daher alle oben erwähnten "geometrischen Bedingungen" im Zusammenhang mit den Fign. 4 bis 7, und die Welle 56 bewegt sich auf einer geraden Bahn längs der Verbindungslinie der Wellen 38 und 56.

Auf der anderen Seite der Säule oder des Ständers 32 ist ein Duplikatgestänge montiert, das sich zwischen den Verlängerungen 36, dem Sockel 30 und dem Schlitten 60 erstreckt. Dieses Gestänge ist spiegelsymmetrisch gegenüber

-11-

dem anderen montiert,und jedes entsprechende Bauelement ist mit der Anhangzahl "5" versehen. Daraus ergibt sich, daß die Welle 565, die den Schlitten 60 vom Winkelhebel 425 aus trägt, sich ebenfalls auf einer Geraden bewegt, die mit der Bahn der Welle 56 in einer Linie liegt. Da der Schlitten 60 durch zwei Wellen 56 und 565 getragen wird,von denen sich jede auf einer gleichlaufenden Gerade bewegt, läuft er auch auf einer Geraden längs seiner eigenen Achse.

Wie erwähnt, sind die Gestänge in Mittelstellung durch die voll ausgezogenen Linien dargestellt. Der Pig. 8 in gestrichelten Linien überlagert ist eine Stellungszeichnung mit Darstellung der Gestänge und des Schlittens in ihrer äußersten rechten Stellung. Aus Gründen der Klarheit ist die Lage der Gestänge in ihrer äußersten linken Stellung nicht gezeigt, es ist jedoch naheliegend, daß diese Stellung die Gestänge symmetrisch gegenüber ihrer äußersten rechten Stellung zeigen würde.

Die in Fig. 8 gezeigte Gesamteinrichtung stellt einen Träger für einen Schlitten 60 von einem Sockel 30 aus, der für Linearbewegungen sich nicht kreuzende Gestänge verwendet. Einrichtungen, welche diese Bewegung auslösen oder durchführen sind nicht gezeigt, da diese von der Einzelanwendung abhängig sind. Zu den vielen möglichen Einrichtungen für den Antrieb einer solchen Bewegung gehört ein auf dem Sockel montierter Zylinder, dessen Abtriebsstange mit dem Schlitten verbunden ist; ein Leitspindelantrieb ist auf dem Sockel montiert, wobei die Spannmutter am Schlitten angebracht ist. Andererseits kann auch ein drehmomenterzeugendes Bauelement mit der Welle 38 oder 385 verbunden werden, wodurch der Schlitten durch die kraftschlüssige Drehung des Lenkers 40 oder 405 angetrieben wird.

νί

Da sich der Lenker 40 und der Winkelhebel 42 nicht zu überkreuzen brauchen, können sie im Verhältnis zu ihrer Länge sehr breit ausgestaltet sein, wie aus den Fign. 9 und 10 hervorgeht.Außerdem können zwischen den Drehlagern große Spannweiten bei jeder gegebenen Welle verwendet werden. Dadurch ergibt sich eine physische Anlage, die in Querrichtung zur Bewegungsrichtung sehr stabil ist und Seitenbelastungen von erheblicher Größe in dieser Querrichtung aufnehmen kann; diese Belastungen können nicht durch Ge- IQ stange verarbeitet werden, in denen sich die Lenker als Teil ihres Bewegungsbildes überkreuzen.

Wäre der Schlitten 60 langer als in Fig. 8 gezeigt, so ist es klar, daß weitere Träger- und Führungsgestänge eingesetzt werden könnten. Diese könnten identisch mit dem Gestänge 40 und 42 oder auch mit deren Spiegelbild 405 und 425 sein.

Obwohl die schematisch dargestellten Gestänge der Fign. 4 bis 7 und das in den Fign. 8 bis 11 gezeigte Ausführungsbeispiel wahre Gerade erzeugen, kann die Einrichtung unter Fortfall der Gleitschuhführungen so abgeändert werden, daß noch immer eine sehr starke Annäherung an eine Gerade erzeugt wird. Zwei dieser Abänderungen sind in den Fign. 12 und 13 gezeigt.

Auch in Fig. 12 ist der Lenker 16 drehbar am Rahmen 18 im Drehpunkt F aufgehängt, und an seinem anderen Ende ist er drehbar mit dem Körper 20 über den Drehpunkt G verbunden wie bei den vorstehenden Beispielen. Der Punkt H am Körper ist drehbar mit dem Mittelpunkt eines Zwischenlenkers 70 verbunden. An einem Ende ist der Lenker 70 drehbar am Punkt N mit einem Lenker 72 verbunden, dessen anderes Ende drehbar am Punkt R am Rahmen 18 angebracht ist. Am anderen Ende ist der Lenker 70 am Punkt P drehbar mit einem

Lenker 74 verbunden, dessen andere Seite drehbar am Punkt Q am Rahmen 18 gelagert ist. Das aus den Lenkern 70, 72 und 74 bestehende Gestänge ist ein herkömmliches und bekanntes Watt-Gestänge, bei dem der Punkt H in sehr starker Annäherung an eine Gerade über den Mittelabschnitt seines Weges fährt.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 12 dient dieses aus den Lenkern 70, 72 und 74 bestehende Watt-Gestänge als Ersatz für den Gleitschutz 22 des früheren Anlagen. Wenndaher die angenäherte Gerade auf der sich der Punkt H bewegt, durch eine wahre Gerade ersetzt wird, dann muß diese Gerade den Punkt F schneiden; diese Gerade ist die oben definierte "Bezugsachse". Wenn dann der Punkt G auf dieser Bezugsachse liegt (Bezugsstellung), dann steht die Linie FJ senkrecht zur Linie JH. Wie oben sind die Abstände GJ und GH am Körper 20 gleich dem Abstand FG am Lenker 16. Die Bahn des Punktes J ist dann eine äußerst starke Annäherung an eine Gerade.

Die schematische Darstellung der Fig. 13 ist im wesentlichen mit den Ausführungsbeispielen der Fign. 12 und 4 identisch, ausgenommen, des Verfahrens, mit welchem der Punkt H auf der Bezugsachse geführt wird.In diesem Falle (Fig. 13) wird der Punkt H durch einen einfachen Lenker 76 geführt, der am Rahmen 18 im Punkt S drehbar gelagert ist. Daher ist die vom Punkt H beschriebene Bahn ein wahrer Bogen, der gewählt wurde, um die Abweichung von der Bezugsachse so gering wie möglich zu halten. Offensichtlich ist, daß je länger der Lenker 76 ist, umso stärker nähert sich der Bogen der Geraden der Bezugsachse an, und der Winkel zwischen der Bezugsachse und der Linie HS muß am annähernden Mittelpunkt der Auslenkung des Punktes H 90 sein. Die Beziehung des Gestänges der Fig.13 zum Gestänge der Fig.4 ist ein Analog der Beziehung des Gestänges der Fig. 2 zum Gestänge der Fig. 1. Die Bahn des Punktes J ist eine sehr gute Annäherung an eine Gerade, jedoch weniger vollständig

als die, die mit dem Gestänge der Fig. 12 erreichbar ist.

Während bei allen vorstehenden Ausführungsbeispielen die Abstände zwischen den Punkten J und G sowie G und H am Körper 2o identisch mit dem Abstand zwischen den Punkten F und G am Lenker 16 waren, können auch diese Abstände aus zweckmäßigen Gründen verändert werden, wobei die Abweichung der Bahn des Punktes J von einer Geraden etwas größer wird.Ein solches Gestänge ist schematisch in Fig. 14 durch die voll ausgezogenen Linien dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Drehlager zwischen dem Lenker 16' und dem Rahmen 18 mit F* bezeichnet und liegt unter dem annähernd geraden Bahn des Punktes J auf dem Körper 20'. Als Bezugsgröße ist die ideale Lage des Drehpunktes F gestrichelt

^5 eingezeichnet, und die ideale Lage des Drehpunktes zwischen dem Lenker und dem Körper ist als Punkt G gezeigt. Die Abstände JG, GH und FG sind gleich. Durch Herabverlegen des Punktes F nach F¹ muß auch G nach G¹ verschoben werden. Eine sehr gute Annäherung an eine Gerade des Weges des Punktes J wird erreicht, wenn man im wesentlichen die folgenden Längenverhältnisse einführt:

F¹G' _ G¹H _m

G¹H " G¹F ^K '

Da die Länge G¹F sich auf einen nicht vorhandenen Punkt an der praktischen Ausführung des Gestänges bezieht, ist es zweckmäßig, diese Länge gemessen am praktischen Ausführungs beispiel zu bestimmen. Aus den früheren Ausführungsbeispielen geht hervor, daß

FH = 2GJ (8)

Da eine Verschiebung des Punktes G nach G¹ in Fig. 14 eine vernachlässigbare Änderung der Länge von GJ bewirkt, ist

-15-

V5
GJ ^ G¹J (9)

Substituiert man für (8) (9) so
FH = 2G¹J (10)

Aus Fig. 14 ergibt sich

FH=G'F+G'H (11)

Kombiniert man (10) und (11), so

G¹F + G¹H = 2G¹J (12)

oder
G¹F = 2G¹J-G¹H (13)

substituiert man (7) für (13), so F¹G¹ G¹H

20 G¹H 2G¹J-G¹H

(14)

Die Längen in Gleichung (14) beziehen sich alle auf die Ist-Längen beim physischen Ausführungsbeispiel der Fig.14.

Dies ist eine gute angenäherte Beziehung/ jedoch hängt das 25

genaue Verhältnis von der Art der Abweichung von der wahren Geraden ab, die noch am meisten für die Anwendungsforderungen annehmbar ist; d.h., daß die Abweichung hauptsächlich über oder unter der Sollgeraden oder gleichmäßig um diese schwingen soll. Dies kann in Abhängigkeit von der erforderlichen Genauigkeit entweder durch geometrische oder analytische Verfahren bestimmt werden. Wieder ist es offensichtlich, daß die am Gestänge der Fig. 14 gegenüber dem Idealgestänge der Fig. 4 vorgenommenen Veränderungen

analog zu den Veränderungen sind, die am Gestänge der Fig.3 35

-16-

ν*

gegenüber dem Idealgestänge der Fig. 1 vorgenommen wurden.

Beim Ausführungsbeispiel der Fign. 4 und 5, bei denen das Ergebnis eine mathematisch vollkommene wahre Gerade ist, kann diese Vollkommenheit nur dann erreicht werden, wenn die "geometrischen Bedingungen" vollkommen erfüllt sind. Bei den anderen Ausführungsbeispielen der Fign. 12, 13 und 14, bei denen einige der "geometrischen Bedingungen" leicht verändert sind, können auch die anderen "geometri-

Q sehen Bedingungen" verändert werden, um den dadurch hervor gebrachten Fehler- oder Abweichungstyp zu verändern. Beispielsweise ist beim Ausführungsbeispiel der Fig. 13 die Bahn des Punktes J bereits eine unvollkommene Gerade wegen der leicht gekrümmten Bahn des Punktes H-. Daher kann es vorteilhaft sein, die Gleichheit der Längen FG, GJ und GH leicht zu verändern, um den am Punkt J entstehenden Fehler zu kontrollieren.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

j mechanisches Gestänge mit einer Ausgangsdrehpunktverbindung, die sich auf einer im wesentlichen geraden Ausgangsbahn bewegt, gekennzeichnet durch:

(a) einen tragenden Rahmen (18-30),

(b) einen ersten Lenker (16-40) mit einem ersten Drehpunkt (F-38), der den ersten Lenker (16) mit dem Rahmen (18) verbindet sowie mit einem zweiten Drehpunkt (G-44), der vom ersten Drehpunkt (F-38) um einen ersten Abstand (FG-38,44) versetzt ist,

(c) ein starres Winkelstück (20-42) mit drei nicht auf einer Linie liegenden Drehpunkten (JGH-56,44,46), das folgende Elemente aufweist:

(1) einen mittleren Drehpunkt (G-44), der mit dem

zweiten Drehpunkt (G-44) am ersten Lenker (16-40) verbunden ist,

(2) einen Führungsdrehpunkt (H-46), der vom mittleren Drehpunkt (B-44) um einen zweiten Abstand (GH-44,46) versetzt ist,

(3) einen Ausgangsdrehpunkt (J-56), der vom mittleren Drehpunkt (G-44) durch einen dritten Ab

stand (GJ) versetzt ist und

(d) eine Einrichtung (22,24-48,50) zum Führen des Führungsdrehpunktes (H-46) auf einer im wesentlichen geraden Linie längs einer Bezugsachse (FGH-38,44,46), wobei die Bezugsachse (FGH-38,44,46) eine durch die Bezugsstellung des Gestänges gebildete Gerade ist, in dem der erste (F-38) und der zweite Drehpunkt (G-44) am ersten Lenker (16-40) und der Führungsdrehpunkt (H-46) am Winkelstück (20-42) auf einer

Linie und auf der Bezugsachse (FGH-38,44,46) liegen und der erste (FG-38,44), der zweite (GH-44,46) und der dritte Abstand (GJ-44,56) im wesentlichen dieselbe Länge aufweisen, wobei eine vom Führungsdrehpunkt (H-46) zum Ausgangsdrehpunkt (J-56) gezogene

Linie im wesentlichen senkrecht auf einer Linie steht, die vom ersten Drehpunkt (F-38) zum Ausgangsdrehpunkt (J-56) führt, wenn das Gestänge in der Bezugsstellung ist.
10
2. Mechanisches Gestänge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Führen (22,24-48,50, 52) einen Gleitschuh (22-48) aufweist, der in am Rahmen (18-30) montierten Führungen (24-50,52) läuft, um den Führungsdrehpunkt (H-46) genau auf der Bezugsachse (FGH-38,44,46) zu führen, daß der erste (FG-38,44), der zweite (GH-44,46) und der dritte Abstand (GJ-44, 56) einander genau gleich sind, sowie dadurch, daß eine vom Führungsdrehpunkt (H-46) zum Ausgangsdrehpunkt (J-56) gezogene Linie genau senkrecht auf einer Linie steht, die vom ersten Drehpunkt (F-38) zum Ausgangsdrehpunkt (J-56) führt, wenn das Gestänge in der Bezugsstellung ist, wodurch sich der Ausgangsdrehpunkt (J-56) auf einer genauen Geraden bewegt, die sich mit einer Linie durch den ersten Drehpunkt (F-38) und den Ausgangsdrehpunkt (J-56) deckt.
3. Mechanisches Gestänge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsvorrichtung (70,72,74) ein Hilfs-Watt-Gestänge für Gerade ist.
4. Mechanisches Gestänge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsvorrichtung (76) einen Hilfslenker (76) aufweist, der an einem Ende drehbar mit dem Führungsdrehpunkt (H) und am anderen Ende drehbar mit dem Rahmen (18-S) verbunden ist, wobei die Linie (SH) zwischen den Drehpunkten (S,H) am Hilfs-

-3-

lenker (76) im wesentlichen senkrecht zur Bezugsachse (FH) steht, wenn der Führungsdrehpunkt (H) annähernd am Mittelpunkt seines Wegbereiches liegt.
5. Mechanisches Gestänge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste (F¹G¹), der zweite (G¹H) und der dritte Abstand (G¹J)nicht gleich, jedoch so aufeinander bezogen sind, daß das\ferhältnis des ersten Abstandes (F¹G¹) zum zweiten Abstand (G¹H) annähernd gleich dem Verhältnis des zweiten Abstandes (G¹H) zum zweifachen des dritten Abstandes minus dem zweiten Abstand (2G¹J-G¹H) ist.
6. Mechanische Mehrfachgestänge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Gestänge am Ausgangsdrehpunkt (J) mit einem gemeinsamen Ausgangslenker (20-42) verbunden ist, wodurch der gemeinsame Ausgangslenker (20-42) eine Translationsbewegung auf einer im wesentlichen geraden Bahn vollzieht.
20