DE3501020A1

DE3501020A1 - Gewichtsausgleichseinrichtung fuer die lineale einer zeichenmaschine

Info

Publication number: DE3501020A1
Application number: DE19853501020
Authority: DE
Inventors: Yasutomo Tokio/Tokyo Yoshida
Original assignee: Mutoh Industries Ltd
Current assignee: Mutoh Industries Ltd
Priority date: 1985-01-11
Filing date: 1985-01-15
Publication date: 1986-07-17
Also published as: FR2575973B1; DE3501020C2; US4601107A; FR2575973A1

Description

Gesthuysen & von Rohr

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"Gewichtsausgleichseinrichtung für die Lineale einer Zeichenmaschine"

Die Erfindung betrifft eine Gewichtsausgleichseinrichtunq für die Lineale einer Zeichenmaschine mit Universal-Parallel-Lineal, bei welcher das Lineal auf einem schrägstellbaren Zeichenbrett relativ zu einem nicht drehbaren Teil des Zeichenkopfes frei drehbar ist. Durch den Gewichtsausgleich wird das Lineal in einem stabilen, statischen Zustand gehalten und schwingt auch bei einer Neigung des Zeichenbrettes nicht schnell in Richtung der FaIlinie.

Vorrichtungen zum Gewichtsausgleich für die Lineale einer Zeichenmaschine sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Sie werden grob unterteilt in Vorrichtungen mit Ausgleichsgewichten und solchen mit Exzenternocken. Das System mit Ausgleichsgewichten funktioniert derart, daß man die Masse des Ausgleichsgewichts auf ein mit dem Lineal (den Linealen) fest verbundenes Teil in einer Richtung wirken läßt, die der Drehung des Lineals in Fallrichtung entgegengesetzt ist. Das Lineal wird also durch die Wirkung des Ausgleichsgewichts ausbalanciert. Die Gewichtsausgleichseinrichtung dieses Systems ist offenbart in folgenden Veröffentlichungen.

JA-GM 47-9478
JA-PS 57-47040
JA-PS 57-49399
JA-PS 58-4640

Andererseits ist die Gewichtsausgleichseinrichtung mit. Exzenternocken so ausgestaltet, daß eine Feder auf einen Exzenternocken wirkt, der mit dem Lineal

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verbunden ist. Dadurch wird ein Drehmoment am Exzenternocken in Folge der Rückstellkraft der Feder erzeugt und zwar in einer Richtung, die genau entgegengesetzt zur durch das Eigengewicht der Lineale erzeugten Drehrichtung liegt, um die Lineale im Gleichgewicht zu halten. Vorstehende Gewichtsausgleichseinrichtung ist enthalten in der Veröffentlichung JA-GM 52-28605.

Die Gewichtsausgleichseinrichtung mit Ausgleichsgewichten hat Nachteile. Aufgrund der Verwendung eines Ausgleichsgewichts wird z. B. das Gesamtgewicht besonders groß. Außerdem wird die Drehung der Lineale bedingt durch die Trägheitskraft des Ausgleichsgewichts erschwert. Das System mit Exzenternocken hat ebenfalls Nachteile. Beispielsweise entstehen im Kontaktbereich der Feder und des Nockens Reibungskräfte, wodurch die Drehung der Lineale von Hand erichwert wird.

Eine erste Aufnabe der Erfindung ist es, eine Gewichtsausgleichseinrichtung anzugeben, die ohne Ausgleichsgewicht und ohne Exzenternocken arbeitet. Das Lineal wird hier dadurch in einem Gleichgewichtszustand gehalten, daß man ein Feder-Element an ein rotierendes Teil ankoppelt, welches mit dem Lineal fest verblockt ist und sich dreht, sobald sich das Lineal dreht. Dadurch wird erreicht, daß das Lineal schon durch eine leichte Handbetätigung gedreht werden kann.

Eine weitere Aufgabe vorliegender Erfindung soll im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben werden.

Bei dieser Gewichtsausgleichseinrichtung wird eine Feder 6 mit einem Ende an einer nicht drehbaren Seite des Zeichenkopfes, mit dem anderen Ende auf dem drehbaren Teil 4 befestigt. Das drehbare Teil 4 ist an einer Spindel 9

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fest angeordnet, die ihrerseits mit dem Lineal 2 verbunden ist. Die Zugkraft der Feder 6 dient dazu, an einem exzentrischen Bereich des drehbaren Teils 4 anzugreifen, um das Drehmoment an der Spindel 9 - hervorgerufen durch das Eigengewicht des Lineals 2 - aufzuheben. Wenn sich das Lineal 2 in einer Stellung von etwa 90 befindet, ist die Feder 6 entspannt und es ist keine Zugkraft vorhanden. Das durch das Eigengewicht des Lineals 2 an der Spindel 9, welche in einem rohrförmigen Teil 8 zentriert ist, auftretende Drehmoment ist ebenfalls Null. Wenn in der vorerwähnten Konstruktion das drehbare Teil 4 soweit rotiert, daß sich das Lineal 2 in O°-Stellung befindet, vgl. Fig. 4(b), beträgt die Zugkraft der an der Spindel 9 angreifenden Feder 6 z. B. 5 kp. Das durch die Feder 6 an der Spindel 9 erzeugte Drehmoment wird maximal. Wenn das drehbare Teil 4 soweit im Uhrzeigersinn rotiert, bis das Lineal 2 auf eine Minus-90°-Stellung zu liegen kommt, vgl. Fig. 4(c), wächst die Federkraft auf 10 kp und das aufgrund der Federkraft an der Spindel 9 auftretende Drehmoment wird Null. In diesem Fall wirkt die Kraft von 10 kp zwischen der Spindel 9 und dem rohrförmigen Teil 8. Bei dieser Anordnung wird die Druckbelastung der Spindel 9 auf das rohrförmige Teil 8 größer. Dies hat einen schädlichen Einfluß auf die Haltbarkeit des Zeichenkopfes sowie die Winkelgenauigkeit des Lineals 2. Bei der in Fig. 4(d)-(f) erläuterten Konstruktion ist das anders. Hierbei ist ein Zahnrad 11 auf einem Zapfen 10 an einem nicht drehbaren Teil drehbar gelagert. Das drehbare Teil 4 kämmt am Umfang mit dem Zahnrad 11. Die Feder 6 greift exzentrisch am Zahnrad 11 an. Sobald das Lineal 2 die Plus-90°-Stellung erreicht, werden die Federkraft und das Drehmoment am Zahnrad 11 Null. Unter der Annahme, daß das Lineal 2 auf 0°-Stellung liegt, beträgt die Federkraft 5 kp, während das Drehmoment am Zahnrad 11 ein Maximun erreicht. Wie in Fig. 4(f) zu sehen ist, beträgt die Federkraft 10 kp und das am Zahnrad 11 durch die Federkraft hervorgerufene Drehmoment ist Null, sobald das Zahnrad 11 soweit gedreht ist, daß das Lineal in Minus-90°-Stellung zu liegen kommt. In diesem

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Fall ist die durch die Feder 6 bewirkte Druckbelastung der Spindel 9 auf das rohrförmige Teil 8 Null, da ja nur das Drehmoment des Zahnrads 11 auf das drehbare Teil 4 einwirkt.

Gemäß der obigen Beschreibung leuchtet ein, daß die infolge der Federkraft zwischen Spindel 9 und rohrförmigen! Teil 8 auftretende Druckbelastung verringert werden kann, da hier das mit dem Lineal 2 verbundene drehbare Teil 4 mit einem Zahnrad 11 kämmt, welches im nicht drehbaren Teil des Zeichenkopfes 22 gelagert ist, und da die Federkraft so ausgerichtet ist, daß sie nur auf das Zahnrad 11 wirkt. Jedoch muß, wenn der Durchmesser der Zahnung am drehbaren Teil 4 klein ist, die Kraft F größer werden, welche erforderlich ist, um das drehbare Teil 4 in die Gleichgewichtslage zu bringen. Wenn die Kraft F groß wird, wird aber ebenfalls die aufgrund der Kraft F auftretende Reibungskraft zwischen dem drehbaren Teil 4 und dem Zahnrad groß. Um diese Kraft F kleiner zu machen, ist es daher erforderlich, den Durchmesser des drehbaren Teils 4 so groß wie möglich zu machen. Da das Zahnrad 11 synchron mit dem drehbaren Teil 4 drehen muß, gilt, daß im Falle einer Vergrößerung des Durchmessers des drehbaren Teils 4 auch der Durchmesser des Zahnrads 11 vergrößert werden muß, mit der Folge, daß der für das Zahnrad 11 erforderliche Raum groß wird.

Die Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, eine Gewichtsausgleichseinrichtung anzugeben, welche die oben erwähnten Nachteile vermeidet, wobei ein zweistufiges Zwischengetriebe zwischen das drehbare Teil 4 und das Zahnrad 11 geschaltet ist, so daß der Durchmesser des drehbaren Teils 4 vergrößert werden kann, ohne den Durchmesser des Zahnrads 11 zu vergrößern.

Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist bei einer Gewichtsausgleichseinrichtung gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß ein erstes Getriebezahnrad mit

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der Spindel integriert ist, so daß seine Mitte mit der Drehachse der Spindel zusammenfällt, daß ein zweites Getriebezahnrad, welches in einer vorgegebenen Drehrichtung angetrieben wird, sowie ein zweistufiges Zwischengetriebe in dem nicht drehbaren Teil (Grundplatte) des Zeichenkopfes drehbar gelagert sind, daß das zweite Getriebezahnrad mit einem kleineren Zwischengetriebezahnrad kämmt, daß das infolge der Federkraft der Feder am zweiten Getriebezahnrad erzeugte Drehmoment auf das erste Getriebe zahnrad in einer Richtung übertragen wird, in der es das durch das Eigengewicht der Lineale erzeugte Drehmoment gerade ausgleicht und daß ein größeres Zwischengetriebe zahnrad mit dem ersten Getriebezahnrad kämmt, wobei das Verhältnis der Durchmesser des ersten Getriebezahnrads und des größeren Zwischengetriebezahnrads nahezu identisch ist mit dem Verhältnis der Durchmesser des zweiten Getriebezahnradsund des kleineren Zwischengetriebezahnrads.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 einen Zeichenkopf im Querschnitt,

Fig. 2 eine Zeichenmaschine mit Universal-Parallel-Lineal in Draufsicht,

Fig. 3 einen Zeichenkopf, bei dem eine Abdeckung entfernt ist, im Aufriß und

Fig. 4 eine das Funktionsprinzip erläuternde Darstellung.

Der Aufbau vorliegender Erfindung soll detailliert beschrieben werden unter Bezugnahme auf ein Ausführungsbeispiel, welches durch die beiliegende Zeichnung erläutert wird.

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In Fig. 2 ist ein Zeichenbrett 10 dargestellt, welches am Halterahmen eines (nicht gezeichneten) Stativs befestigt ist, ausgestattet mit der Möglichkeit der Schrägstellung in der Weise, daß es bei einem jeweils gewünschten Neigungswinkel zwischen der Horizontalen und Vertikalen arretiert werden kann. Auf einer an der Oberseite des Zeichenbrettes 10 angebrachten Horizontalschiene 12 ist ein Horizontalläufer 14 verschiebbar montiert. Das obere Ende einer Vertikalschiene ist mit dem Horizontal läufer 14 verbunden. Das untere Ende der Vertikal schiene ist mittels einer endseitigen Abstützroi Ie am Zeichenbrett 10 in der Weise montiert, daß es leichtgängig verschiebbar ist. Auf der Vertikalschiene 16 ist ein Vertikalläufer 18 verschiebbar angebracht. Eine Grundplatte 24 eines Zeichenkopfes 22 ist am Vertikal läufer 18 mittels eines hinreichend bekannten Doppel-Scharniers 20 befestigt.

Wie Fig. 1 zeigt wird auf der Grundplatte 24 ein rohrförmiges Teil 26 gehalten. Ein rohrförmiges Distanzstück 28 und eine Winkelskala 30 sind an einem Flanschrand des rohrförmigen Teils 26 mittels Schrauben befestigt. Die Winkelskala 30 ist an der Grundplatte 24 mittels einer (nicht sichtbaren) Grundlinienarretierung lösbar befestigt. Eine Spindel 32 ist mit ihrem Außenumfang drehbar in das rohrförmige Teil 26 eingepaßt. Auf dem Oberteil der Spindel 32 ist ein Handgriff 34, am Unterteil ist ein Linealträger 38 unter Zuhilfenahme eines Distanzstückes 36 befestigt. Lineale 40, 42 sind am Linealträger 38 befestiqt. Ein erstes Getriebezahnrad 44 ist am Linealträger 38 ausgebildet, wobei es sich um die Spindel achse als Rotationszentrum über einen Bereich von nahezu 240° drehen kann. Ein zweites Getriebezahnrad 46 ist mit einer Scheibe 50 verbunden, welche ihrerseits auf einer Achse 48 in der Grundplatte 24 drehbar gehalten wird. Ein Freiraum zwischen der Scheibe 50 und dem Getriebezahnrad 46 dient zur Aufnahme eines Seilzugs 52. Eine am zweiten Getriebezahnrad 46 ausgebildete Aufnahmeklammer erstreckt sich mit einem Schraubenhals 54 mitten durch das zweite Getriebezahhrad 46. Ein Einstell-Knopf 56 ist auf dem Schraubenhals 54 aufgeschraubt. Ein drehbares Element 58 ist drehbar angepaßt an eine Ausnehmung des Einstell-Knopfes 56. Das Element 58 ist so konstruiert, daß es von einer Führung entlang des Schraubenhalses 54 des zweiten Getriebezahnrads 46 geführt wird. Durch Kopplung an die Verschiebebewegung des Einstell-Knopfes 56 entlang des Schrauben-

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halses 54 wird das Element 58 seinerseits verschoben. Ein Anschlußstück 52a, welches mit einem Ende des Seilzugs 52 verbunden ist, ist am Element 58 angebracht. Eine Führungsrolle 60 ist in der Grundplatte 24 drehbar gerlagert und der Seilzug 52 ist um die Führungsrolle 60 gespannt. Das andere Ende des Seilzugs b2 ist mit einem Ende einer Feder 62 (Zugfeder) verbunden. Das andere Ende der Feder 62 wird durch eine an der Grundplatte 24 befestigte Schraube festgehalten. Eine an der Grundplatte 24 befestigte Achse 64 trägt drehbar ein zweistufiges Zahnrad-Zwischengetriebe 66. Ein kleineres Zwischengetriebezahnrad 66a kämmt mit dem zweiten Getriebezahnrad 46, während ein größeres Zwischengetriebezahnrad 66b mit dem ersten Getriebezahnrad 44 kämmt.

In diesem Ausführungsbeispiel sei der Durchmesser des ersten Getriebezahnrads 44 A, der Durchmesser des größeren Zwischengetriebezahnrad 66b B, der Durchmesser des zweiten Getriebezahnrads 46 C und der Durchmesser des kleineren Zwischengetriebezahnrads 66a'D. Dies ergibt als Gotriebe-Formel A : B = C : D.

Nebenbei sei bemerkt, daß der Zeichenkopf 22 so konstruiert ist, daß er bei einer beliebig vorgegebenen Position des schräggestellten Zeichenbretts 10 mit Hilfe einer bekannten Vorrichtung (nicht abgebildet), die den Zeichenkopf 22 im indifferenten Gleichgewicht halten kann, bewegungslos bleibt. _·

Die Funktionsweise des Ausführungsbeispiels soll im folgenden beschrieben werden.

Unter der Bedingung, daß die Verbindung des Linealträgers 38 mit der Grundplatte 24 gelöst und somit der Linealträger 38 frei drehbar ist und daß das

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Zeichenbrett 10 geneigt ist, wird am Linealträger 38 eine Drehkraft E im Gegenuhrzeigersinn sowie parallel zur Fläche des Zeichenbretts 10 in Fig. um das rohrförmige Teil 26 im wesentlichen durch das Gewicht der Lineale 40, 42 erzeugt.

Andererseits wird eine Drehkraft F im Uhrzeigersinn (vgl. Fig. 3) am zweiten Getriebe zahnrad 46 durch die Federkraft der Feder 62 erzeugt, wobei diese Drehkraft F über das Zwischengetriebe 66 auf das erste Getriebe zahnrad 44 als Dreh kraft im Uhrzeigersinn übertragen wird.

Das am ersten Getriebe zahnrad 44 aufgrund des Gewichts der Lineale 40, 42 auftretende Drehmoment (Drehkraft) und das genau entgegengesetzte durch die Feder 62 bewirkte Drehmoment (Drehkraft) heben sich wechselseitig auf, wobei somit der Linealträger 38 einen bewegungslos stabilen Zustand beibehält. Wegen des erreichten Gleichgewichts entsteht keine schnelle Drehung des Linealträgers 38 gegenüber der Grundplatte 24 infolge des Gewichts der Lineale 40, 42.

Wie im Vorhergehenden erwähnt, ist das Verhältnis A : B des Durchmessers A des ersten Getriebezahnrads 44 und des Durchmesser B des größeren Zwischengetriebezahnrads 66b identisch mit dem Verhältnis C : D des Durchmessers C des zweiten Getriebe-Zahnrads 46 und des kleineren Zwischengetriebe-Zahnrads 66a, so daß folgendes gilt:

Die Änderung der Winkel Stellungen des ersten Getriebezahnrads 44 und des zweiten Getriebezahnrads 46 sind identisch.

Die Sinus kurve des infolge des Gewichts der Lineale 40, 42 in Verbindung mit der Drehung des ersten Getriebezahnrads 44 hervorgerufenen Drehmoments am ersten Getriebe zahnrad 44 sowie die Sinuskurve des durch die Drehung

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des zweiten Getriebezahnrads 46 infolge der Feder 62 hervorgebrachten Drehmoments sind synchronisiert. Um eine Synchronisation zwischen der Sinuskurve des am zweiten Getriebezahnrads 46 aufgrund der Feder 62 hervorgerufenen Drehmoments und der Sinuskurve des durch das Gewicht der Lineale 40, 42 hervorgerufenen Drehmoments am ersten Getriebezahnrad 44 herzustellen, muß der Durchmesser des zweiten Getriebezahnrads gleich groß sein wie der Durchmesser des ersten Getriebezahnrads 44. In diesem Fall muß, wenn das erste Getriebezahnrad 44 einen großen Durchmesser hat demnach auch das zweite Getriebezahnrad 46 einen großen Durchmesser haben. Dann, wenn der Durchmesser des ersten Getriebezahnrads 44 klein ist, wird der für das Drehmoment am ersten Getriebezahnrad 44 benötigte Radius klein, so daß dort die Notwendigkeit besteht, die Drehkraft zu verstärken, um das mit dem ersten Getriebezahnrad 44 kämmende Zahnrad im Gleichgewicht zu halten. Die Kraft F zum Austarieren des ersten Getriebezahnrads 44 entsteht als eine Reaktionskraft G am ersten Getriebezahnrad 44 wie in Fig. 3 zu sehen ist. Die Reaktionskraft G und die Gewichtskraft H (z. B. des Linealträgers 38) wirken zwischen dem rohrförmigen Teil 26 und der Spindel 32 als eine resultierende Kraft J. Diese Kraft J wirkt als Reibungskraft zwischen Spindel 32 und rohrförmigen! Teil 26. Um die Kraft J klein zu halten, muß der Durchmesser des ersten Getriebezahnrads 44 vergrößert werden. Wenn aber der Durchmesser des ersten Getriebezahnrads 44 groß ist, kann das Drehmoment der auf das erste Getriebezahnrad 44 wirkenden Kraft F vergrößert werden. Folglich ist es möglich, das Drehmoment, welches am Getriebezahnrad 44 mit dem durch die Gewichte der Lineale 40, bewirkten Drehmomente im Gleichgewicht ist, mit Hilfe einer kleinen Kraft F zu erzeugen.

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Angenommen, daß die Federkraft der Feder 62 F. , der Radius des ersten Getriebezahnrads 44 R₁, der Radius des zweiten Getriebezahnrads 46 Rp ^sei> dann gilt:

R₁ χ F = R₂ χ F₁
wobei: R₂ ί R₁, F < F₁

Namentlich, wenn als Feder 62 eine harte Feder gewählt und damit der Federweg klein wird, wird die Lebensdauer der Feder 62 verbessert. Weiter gilt, däis sich dann, wenn der Neigungswinkel des Zeichenbretts 10 geändert wird, auch die Größe d-?r Last W entsprechend ändert, die im Schwerpunkt auf der Seite des Linealträgers 38 durch das Gewicht der Lineale 40, 42 angreift. Wenn der Neigungswinkel des Zeichenbrettes 10 geändert wird, kann die Exzentrizität des Seilzugs 6Z gegenüber dem zweiten Getriebezahnrad 4b nachgestellt werden, und zwar durch Drehung des Einstell-Knopfes bb. Dadurch wird dann die Größe des Ausgleichs-Drehmoments am zweiten üetriebezannrad 4b nachgestellt.

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Claims

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Patentanspruch:

Gewichtsausgleichseinrichtung für die Lineale einer Zeichenmaschine, wobei die Zeichenmaschine einen Zeichenkopf, eine Spindel, drehbar gelagert in einem nicht drehbaren Teil (Grundplatte) des Zeichenkopfes, einen Linealträger, befestigt am unteren Ende der Spindel, einen Handgriff, befestigt am oberen Ende der Spindel und Lineale, befestigt am Linealträger aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Getriebezahnrad (44) mit der Spindel (32) integriert ist, so daß seine Mitte mit der Drehachse der Spindel (32) zusammenfällt, daß ein zweites Getriebezahnrad (46), welches in einer vorgegebenen Drehrichtung angetrieben wird, sowie ein zweistufiges Zwischengetriebe (66) in dem nicht drehbaren Teil (Grundplatte (24)) des Zeichenkopfes (22) drehbar gelagert sind, daß das zweite Getriebezahnrad (46) mit einem kleineren Zwischengetriebezahnrad (66a) kämmt und das infolge der Federkraft (62) am zweiten Getriebezahnrad (46) erzeugte Drehmoment auf das erste Getriebezahnrad (44) in einer Richtung übertragen wird, in der es das durch das Eigengewicht der Lineale (40, 42) erzeugte Drehmoment gerade ausgleicht und daß ein grö- |» ßeres Zwischengetriebezahnrad (66b) mit dem ersten Getriebezahnrad (44) kämmt, * wobei das Verhältnis der Durchmesser des ersten Getriebezahnrads (44) und des größeren Zwischengetriebezahnrads (66b) nahezu identisch ist mit dem Verhältnis der Durchmesser des zweiten Getriebezahnrads (46) und des kleineren Zwischengetriebezahnrads (66a).

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