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Faden-Polarplanimeter. Es sind Polarplanimeter bekannt, bei denen
der Leitstrahl durch einen, von einer Trommel sich abwickelnden Faden gebildet wird,
dessen Winkeländerungen mittels eines Reibradgetriebes mit veränderlichem Umsetzungsverhältnisse
auf das Zählwerk übertragen werden und den einen Faktor der Flächenmessung liefern.
Der andere Faktor der Flächenmessung wird nach Maßgabe der Längenänderung des Leitstrahles
dadurch berücksichtigt, daß die den Faden tragende Trommel mittels eines Muttergewindes
auf einem Gewindeschaft gelagert ist, so daß die Trommel beim Ab- und Aufwickeln
des Leitfadens eine achsiale Verschiebung erfährt. Diese wird auf eine Hülse übertragen,
die mit der Trommel in einer, eine gegenseitige Drehung gestattenden Mitnehmerverbindung
steht. Sie bewirkt durch ihre Längsverschiebung die Änderung des Übersetzungsverhältnisses
eines das Zählwerk antreibenden Reibungsgetriebes nach Maßgabe der Längenänderungen
des Leitstrahles.
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Dieser Einrichtung haften jodoch viele Nachteile an. Insbesondere
treten in den mehrfach ineinandergeschachtelten Schraubengewinden Reibungswiderstände
auf, die die Genauigkeit des Planimeters- wesentlich beeinträchtigen. Die in denjenigen
Teilen der Vorrichtung, die den Winkeländerungen des Leitstrahles zu folgen haben,
auftretenden Reibungswiderstände verursachen Biegungsbeanspruchungen in dem als
Leitstrahl dienenden Faden, so daß die Vorrichtung kleineren Winkeländerungen des
Leitstrahles nicht genau zu folgen vermag. Es ist demnach erforzlerlich, die den
Winkeländerungen folgenden Teile der Vorrichtung möglichst in Körnerspitzen zu lagern
und die Massenträgheit der zu bewegenden Teile möglichst herabzudrücken. Diesen
Anforderungen kann man jedoch bei Anwendung einer auf einem Gewindeschaft gelagerten
Trommel nicht gerecht werden.
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Gemäß der Erfindung werden die angegebenen Nachteile gleichzeitig
unter weitestgehender Vereinfachung des Fadenplanimeters vollständig beseitigt.
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Es kommt bei dem Erfindungsgegenstand darauf an, daß die den Leitfaden
tragende oder führende, beim Ab- und Aufwickeln des Leitfadens gedrehte Rolle in
Achsenrichtung unbeweglich parallel zur Rollunterlage des mit der Leitfadenrolle
durch ein Verstellgetriebe verbundenen Meßrades angeordnet ist.
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Infolge dieser Anordnung kann man den bei Winkeländerungen des Leitsrahles
schwingenden Teil des Planimeters auf Körnerspitzen lagern, so daß die Reibungswiderstände
praktisch gänzlich beseitigt werden; anderseits gestaltet sich eben infolge dieser
Anordnung das Planimeter äußerst: einfach. Endlich wird es möglich, die Unterlage,
auf der das Meßrad rollt, in einer den Winkeländerungen des Leitstrahles entsprechenden,
jedoch durch eine Übersetzung vervielfachten Drehung zu versetzen, wodurch die Empfindlichkeit
des Planimeters wesentlich gesteigert wird.
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In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele des neuen- Planimeters
dargestellt.
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Abb. z und 2 zeigen eine Ausführungsform
mit einem
einfachen Leitfaden in Seitenansicht und im Grundriß.
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Abb. 3 und q. zeigen ein Ausführungsbeispiel mit dreifachem Leitfaden
und angetriebene Unterlage für das Meßrad des Zählwerkes im lotrechten Schnitt und
im Grundriß.
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Abb 5 und 6 stellen eine Abänderung der Ausführungsform nach Abb.
3 und q. mit doppeltem Leitfaden dar, und Abb. 7 und 8 veranschaulichen eine vereinfachte
Ausführung der Bauart mit doppeltem Leitfaden gemäß Abb. 5 und 6.
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In Abb. = und 2 bedeutet = den Fahrstift, 2 den den Leitstrahl darstellenden
Leitfaden, der beim Spannen des Fadens von der als Federgehäuse ausgebildeten Spule
3 abgewikkelt und beim Nachlassen der Spannung durch die Feder der Spule wieder
aufgewickelt wird; q. ist die Polachse des Planimeters ; 5 ist das Meßrad, welches
auf der ebenen Platte 6 läuft und mittels irgendeines geeigneten Getriebes das Zählwerk
7 antreibt. Der Leitfaden 2 ist einmal um die Scheibe 8 herumgeführt und läuft zwischen
zwei Führungsrollen g, g. Die Scheibe 8 ist auf einer Platte io drehbar gelagert,
die gleichzeitig die Lagerung für die Spule 3 bildet. Die Platte io ist mittels
der Polwelle q. in dem Gestelle ii des Planimeters in Körnerspitzen gelagert, so
daß die Polachse q. äußerst leicht drehbar ist. Das Zählwerk 7 ist mittels eines
Armes 12 um die Zapfen 13 aufklappbar an einem Träger 1q. gelagert, der zwecks Einstellung
der Meßkonstanten mittels der Schraube 15 im Schlitten 16 einstellbar befestigt
ist. Der Schlitten 16 ist in einer Führung der Platte io radial zur Polachse q.
beweglich angeordnet und trägt eine Zahnstange 17, in die ein an der Welle der Scheibe
8 befestigter Trieb 18 eingreift. Die Wirkungsweise ist die folgende Wird der Fahrstift
i längs eines mit der Polachse q. konzentrischen Kreisbogens geführt, so nimmt der
unter Spannung stehende Leitfaden 2 mittels der Rollen g, g die Platte io mit, wobei
diese ohne Überwindung eines nennenswerten Reibungswiderstandes um die Polachse
q. schwingen kann. Diese Drehung des hierbei auf der Unterlage 6 rollenden Meßrades
5 wird auf das Zählwerk 7 übertragen. Die Größe der Winkeldrehung des Meßrades 5
hängt einerseits von der Winkeländerung des Leitstrahles und anderseits vom Abstande
des Meßrades 5 von der Polachse ab. Wird der Fahrstift von der Polachse entfernt
oder derselben genähert, so erfährt der Leitfaden 2 eine Längenänderung, wobei die
Scheibe 8 gedreht wird. Infolge der Drehung der Scheibe 8 wird der Schlitten 16
radial zur Polachse q. verschoben und der Abstand des Meßrades 5 von der Polachse
und damit auch das Umsetzungsverhältnis des Reibungsgetriebes 6,5 geändert,
wie dies zur Erzielung der Flächenmässung erforderlich ist.
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Wie aus den Abb. x und 2 ersichtlich, kommt es bei der neuen Anordnung
darauf an, daß die beim Ab- und Aufwickeln des Leitfadens 2 gedrehte Rolle 8 in
Achsenrichtung unbeweglich gelagert ist, während das Meßrad 5 auf einer senkrecht
zur Polwelle q. befindlichen Unterlage 6 rollt und bei Längenänderungen des Leitfadens
2 durch das Getriebe 7, 8 radial zur Polwelle verstellt wird.
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Infolge dieser Anordnung kann der ganze, bei Winkeländerungen des
Leitstrahles schwingende Teil des Planimeters auf einer Welle .1 befestigt werden,
die in Spitzen gelagert werden kann, so daß bei Winkeländerungen keine andere Reibung
als die vernachlässigbare Lagerreibung der Spitzenlagerung der Welle .1 sowie die
gleichfalls vernachlässigbare Reibung des Zählwerkes 7 überwunden werden muß. Es
treten demnach im Leitfaden 2 keine nennenswerten Biegungsbeanspruchungen auf, die
eine Ungenauigkeit der Messung dadurch hervorrufen würden, daß der zwischen den
Leitrollen g und dem Fahrstift i befindliche Teil des Leitfadens Winkeländerungen
ausführt, denen der schwingbare Teil io des Planimeters nicht zu folgen vermag.
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Neben diesem Vorteile ergibt die angegebene Anordnung eine bisher
unerreichte Einfachheit des Planimeters; ferner gestattet die Anordnung eine Erhöhung
der Empfindlichkeit des Planimeters dadurch, daß man die Unterlage 6, auf welcher
das Meßrad mittels einer vervielfältigenden Übersetzung im Verhältnis zu den Winkeländerungen
des Leitstrahles 2 in Drehung versetzt.
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'Zu diesem Zwecke ist gemäß Abb. 3 und .l. die bei Winkeländerungen
des Leitfadens schwingende Platte io mit einem Zahnsegment ig ausgerüstet, der in
einen Trieb 2o eingreift. Auf der Welle 21 des Triebes 2o ist ein Zahnradaa befestigt,
während auf der Polachse q. mittels eines Körners 23 und eines Kugellagers 24 eine
Hülse 25 gelagert ist, die eine Scheibe 6°1 trägt, welche als Unterlage für das
Meßrad 5 dient. Beim Ausschwingen der Platte dreht das Segment i9 durch Vermittlung
des Triebes 2o, des Zahnrades 22 und des Triebes 26 die Scheibe 6' ' um ein Vielfaches
der Winkeländerupg des Leitstrahles. Da durch diese Übersetzung einerseits ein erhöhter
Reibungswiderstand den Winkeländerungen der schwingenden Platte io entgegengesetzt
wird, anderseits der durch den Reibungswiderstand verursachte Fehler vervielfacht
wird, so empfiehlt es sich, statt eines einfachen Leitfadens 2 die von der Firma
Süß Nändor angegebene zwangläufige 12 Fadenführung zu verwenden. Die beiden Hilfsleitfäden
2' und 2b wickeln sich von Federspulen
3a und 3b ab, die mittels
einer Zahnung ineinandergreifen, während der Leitfanden 2 durch eine besondere Federspule
3 getragen wird. Statt eines dreifachen Leitfadens kann man auch bloß einen doppelten
Leitfaden benutzen. Eine solche Ausführungsform ist in Abb. 5 und 6 dargestellt.
- Die Konstruktion gleicht wesentlich der Abb. 3 und 4, doch treibt die Zahnstange
17 nicht unmittelbar den Schlitten 16. Vielmehr ist die Zahnstange 17 an einem Schlitten
27 angeordnet, der senkrecht zur Bahn des Schlittens 16 beweglich geführt ist und
eine gekrümmte Leitfläche 28 trägt, gegen die eine am Schlitten 16 gelagerte Rolle
29 durch eine Feder 30 gedrückt wird. Bei einer Drehung der Scheibe 8 wird
der Schlitten 27 in der Richtung des Pfeiles 31 verschoben und bewirkt nach Maßgabe
der Krümmung der Leitfläche 28 eine Verschiebung des Schlittens 16 in der Richtung
des Pfeiles 32. Die Krümmung der Leitfläche 28 ist derart zu wählen, daß der Unterschied,
der zwischen der Längenänderung des Leitfadens 211 und der tatsächlichen Längenänderung
des Leitstrahles auftritt, ausgeglichen wird.
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Bei den oben angegebenen Ausführungsbeispielen ist der eine Leitfaden
um eine besondere Scheibe 8 geführt worden, deren Drehung die Verstellung des Meßrades
5 bewirkt. Es kann aber hierzu auch die Drehung der Federspule selbst, von der sich
der Leitfaden abwickelt, benutzt werden. Die Abb. 7 und 8 stellen eine solche Ausführung
dar, und zwar bei Anwendung eines doppelten Leitfadens.
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Die Anordnung ist die gleiche wie in Abb. 3 und 4, nur der mittlere
Leitfaden 2 und die Spule 3 sowie die Scheibe 8 fallen fort. Der das Zählwerk tragende
Arm 12 ist nicht -wie in Abb. 3 und 4. - an einem Schlitten geradlinig verschiebbar
gelagert, sondern an einer Welle 36 befestigt, die in der Säule 14 drehbar gelagert
ist. Die eine Spule 3" trägt einen Trieb 33, in den ein gleichfalls auf der
Platte io gelagertes Zahnrad 34 eingreift. Das Zahnrad 3 q. trägt eine Unrundscheibe
35, an deren Umfang die am Arm 37 gelagerte Rolle 38 durch eine in der Richtung
des Pfeiles 39
wirkende, nicht dargestellte Feder angedrückt wird. Der Arm
37 ist am unteren Ende der Welle 36 befestigt.
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Bei Winkeländerungen des Leitstrahles wird das Meßrad 5 durch die
Platte io mitgenommen und um die Polwelle 4 im Kreisbogen bewegt, während die Unterlage
6a durch Vermittlung des Getriebes i9, 2o, 22, 26 gedreht wird. Bei Änderungen der
Länge des Leitstrahles werden durch die Leitfäden 2,2, 2b die Spulen 3a, 3b in Drehung
versetzt. Die Drehung der Spule 3a wird durch den Trieb 33 auf das Zahnrad 34 und
auf die Unrund-Scheibe 35 übertragen, die bei ihrer Drehung den Hebel 37 samt der
Welle 36 und dem Arm 12 ausschwingt, wodurch der Abstand des Meßrades 5 von der
Polachse 4 geändert wird. Die wirksame Kante der Unrundscheibe 35 ist derart gestaltet,
daß die Proportionalität zwischen den Längenänderungen des Leitstrahles und den
achsialen Verschiebungen des Meßrades 5 trotz des Mangels einfacher Proportionalität
zwischen den Längenänderungen des Leitstrahles und der Winkelgröße der durch die
Spule 3a ausgeführten Drehbewegungen gewährt wird.
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Die Einstellung der Meßkonstante kann hier dadurch erfolgen, daß der
Winkelabstand der Meßrolle 5 von der Rolle 38 in irgendeiner Weise geändert werden
kann.