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Gerät zur Auswertung ,der Summe von Produkten (P" - y") zweier Faktoren,
von denen die eine Gruppe von Faktoren (P") durch beliebige Zahlen, die zweite Gruppe
(y") durch zeichnerisch gegebene Werte (z. B. Kurvenordinaten) bestimmt ist. In
vielen Gebieten der Technik wird die Aufgabe gestellt, die Summe von Produkten (P"
- y") zu bilden. Eines der wichtigsten Gebiete ist die Auswertung der Einflußlinie
in der graphischen Statik, wobei P" die einzelnen Tasten, y" die unter ihnen befindlichen
Ordinaten bedeuten. Erfindungsgemäß wird die bisher durch zeitraubende Messungen
und Rechnungen durchgeführte Auswertung der Einflußlinien mechanisch ausgeführt.
Eine der möglichen Ausführungsformen wird durch Abb. i dargestellt, wobei für das
zum Abgreifen dienende Gerät die Form eines Kreiszirkels gewählt wurde. Hierbei
erhält einer der beiden Zirkelschenkel i ein um eine Drehachse 2 bewegliches gerades
Verbindungsstück 3, das in- einer Hülse 4 geführt wird, die in dem zweiten Zirkelschenkel
s um eine Achse 6 drehbar ist. Die Mittelpunkte der Drehachsen 2 und 6 haben von
dem Mittelpunkte der gemeinschaftlichen Drehachse 7 beider Zirkelschenkel den gleichen
Abstand, so daß bei jeder beliebigen Öffnung des Zirkels die Verbindungslinie der
Mittelpunkte beider Drehachsen 2 und 6 zu der zwischen den Zirkelspitzen liegenden
Strecke parallel ist und zu dieser in einem gleichbleibenden Verhältnis steht. Wäre
das Verbindungsstück 3 nicht gerade, sondern kreisbogenförmig gektümmt, wie dies
zur Ausführung von Winkelmessungen mit Hilfe des Kreiszirkels gebräuchlich ist,
bestünde diese einfache Proportionalität nicht, da in diesem Falle von den Zirkelspitzen
die Sehne abgegriffen wird, während an dem kreisförmigen Verbindungsstück der Bogen
zum Vorschein kommt. Das Verbindungsstück 3 erhält eine Verzahnung, in die ein Zahnrädchen
8 eingreift. In Abb. 3 sind diese Teile in vergrößertem Maßstab dargestellt; die
Zirkelschenkel selbst wurden der Deutlichkeit halber daselbst nicht dargestellt
und nur eine Wange des Zirkelschenkels 5 strichliert angedeutet, um die Lagerung
der Hülse 4 zu zeigen. Das Rädchen 8 sitzt nur lose auf der Achse g und ist als
Hälfte einer Kupplung ausgebildet, durch die die Drehung des Rädchens auf die zweite
Kupplungshälfte io und damit auf die Achse g übertragen wird. Diese hat einen einseitig
abgeflachten Querschnitt, so daß einerseits die Mitnahme der Achse g, andererseits
die achsiale Verschiebbarkeit der Kupplungshälfte io ermöglicht wird. In Abb. 3
wurde beispielsweise eine entsprechend fein geteilte Zahnkupplung angenommen, deren
Zähne ii irr eingerückten Zustande dargestellt sind. Beim Abrollen des Rädchens
8 auf dem Verbindungsstück 3 und eingerückter Kupplung wird die Drehung der Achse
g durch ein Getriebepaar 12, 13, die Spindel ia mit Schnecke 15, Schneckenrad 16,
erforderlichenfalls unter Zwischenschaltung weiterer an sich bekannter Übersetzungsmittel
17, 18 auf Zähltrommeln ig, 2o übertragen, deren Stand mittels Zeiger 21, 22 an
Skalen abgelesen werden kann. Das Getriebe 12, 13 arbeitet mit veränderlicher Übersetzung,
die in Abb.3 z. B. dadurch erzielt wird, daß die Räder 12, 13 als Reibräder ausgebildet
sind. Zum Anpressen des Rades 13 dient die Feder 23; das ferner angedeutete
Kugellager 24 wahrt bei entsprechend großem Anpressungsdruck einen leichten Gang,
somit sichere Mitnahme des Rades 13. Jedem Werte des Faktors P wird eine bestimmte
Übersetzung des Getriebes zugeordnet, so zwar, daß bei ein und derselben mit Hilfe
des Zirkels abgegriffenen Strecke y" dem größten Werte von P" eine Übersetzung entspricht,
bei der das Zählwerk die größte Angabe liefert und umgekehrt. Diese Angabe entspricht
somit dem Werte P" - y", wobei zur mechanischen Produktenbildung die Übersetzung
des Zählwerkgetriebes dem Faktor P" entsprechend einzustellen
ist.
Indem null der Reihe nach die Strecken y1, y21 y3.. .y" unter Einschaltung der den
zugehörigen Kräften P1, P21 P3. . . P" zugeordneten Übersetzungen des Zählwerks
gemessen und die einzelnen Messungen P" - y" fortlaufend aneinandergereiht werden,
ergibt der Unterschied der Ablesungen nach Beendigung und zu Beginn der Messungen
den Wert 1 (P,1 - y") auf mechanischem Wege.
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Zur Einstellung der gewünschten Übersetzung dient laut Abb. 3 ein
Handrädchen 25, das in dem Zählwerksgestell 26 drehbar, jedoch gegen Verschiebung
in achsialer Richtung gehindert gelagert ist, durch dessen mit einem Schraubengewinde
versehene Nabenbohrung ragt eine außen ebenfalls Gewinde tragende Hohlspindel 27,
die mit Hilfe des in die Nabe des Reibrädchens eingreifenden Mitnehmers 2S jenes
auf seiner Achse verschiebt, somit die Übersetzung geändert wird. Zur Aufrechterhaltung
der Mitnahme des Rädchens 12 durch die Achse g hat diese einen längs der Gleitfläche
des Rädchens abgeflachten Querschnitt; dabei wird die Hohlspindel gegen Drehung
durch eine Sicherung 20 gehindert. Die eingestellte Übersetzung kann an einer mit
dem Handrädchen verbundenen Zähleinrichtung beobachtet werden. Wenn nach den gegebenen
Erläuterungen jedem Werte von P" eine bestimmte Übersetzung zugeordnet wird, ist
der Grad der vorzusehenden Veränderungsmöglichkeit durch das Verhältnis der größten
zur kleinsten überhaupt in Frage kommenden Kraft gegeben. Bei einem weiten Verwendungsbereich
könnte dies auf Übersetzungsänderungen führen, die mit Rücksicht auf eine gedrängte
Bauart des Geräts unerwünscht groß wären. Der Bereich der vorzusehenden Übersetzungsänderung
kann, wie im folgenden gezeigt wird, ohne daß dadurch der Verwendungsbereich des
Geräts eingeengt werden müßte, auf ein erwünschtes Maß eingeschränkt werden, wenn
nicht jedem Werte von P, sondern jeder der Verhältniszahlen, gebildet aus den einzelnen,
in der Summe P - y vorkommenden P und dem kleinsten darin vorkommenden P, eine bestimmte
Übersetzung zugeordnet wird. Es sei y111 (P - y) - P1 y1-f-P2 Y=' i- P3 Y3
-i- . . . + P,,_1Y,t-1+ P,1 Y,1 auszuwerten ; darin sei P" _ 1 die größte,
P3 die kleinste Last. Durch Umformung ergibt sich
allemal die kleinste Übersetzung, das ist jene
Den: Faktor wird ein für zugeordnet, bei der das kleine Rad 12 an dem kleinsten
Halbmesser des großen Rades 13 angreift, dem Faktor
von y11_1 entspricht die im vorliegenden Beispiel vorkommende größte Übersetzung.
Der größte Änderungsbereich, dem die Übersetzung des Getriebes entsprechen muß,
ist hier durch das in irgendeiner Summenbildung zu erwartende größte Verhältnis
der bei dieser Summierung auftretenden Lasten gegeben, während er früher durch das
Verhältnis der größten zur kleinsten überhaupt vorkommenden Last gegeben war, wobei
also die größte und kleinste Last nicht aus dem bei einer Summenbildung auftretenden
verhältnismäßig kleinen Bereich auszuwählen war, sondern aus dem gesamten Venvendungsbereich
des Geräts.
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Das Ergebnis der Ablesung arr. Zählwerk ist, wenn die Übersetzung
nach dem Lastenverhältnis gewählt wird, mit der kleinsten Last P3 zu multiplizieren,
um die gewünschte 111,
(P - y) zu erhalten.
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Nach Abb. i wurde zur Änderung des Maßstabs, in dem die Strecken y
gemessen werden, in die Zähleinrichtung ein Getriebe mit veränderlicher Übersetzung
eingeschaltet. An dessen Stelle kann jedoch eine Ausführung gewählt werden, bei
der die Drehachsen 2 und 6 an den Zirkelschenkeln verschiebbar angeordnet werden,
so daß die Verbindungslinie ihrer Mittelpunkte nach der Fixierung wiederum parallel
zu der zwischen den Zirkelspitzen liegenden Strecke ist. Auch kann das Zirkelgerät
so durchgebildet werden, daß die zum Abgreifen dienenden Nadeln senkrecht zur Schenkelebene
liegen; bei dieser Ausführungsform kann zweckmäßigerweise die Drehachse 7 der Zirkelschenkel
verlängert lind mit einer Rolle versehen werden, die auf der Zeichenebene läuft
und die Handhabung des Geräts erleichtert, Bei Darstellung dieser Ausführungsform
in Abb.2 wurde das Zählwerk der Einfachheit wegen fortgelassen.
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Dem Gerät kann ferner auch die Form eines Stangenzirkels gegeben werden,
wobei die Hülse q. auf den geraden Verbindungsstab (Zirkelstange) aufgesetzt wird,
der bei dieser Ausführungsform das gerade Verbindungsstück3 ersetzt und daher mit
einer Verzahnung zu versehen ist.
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Zur Vermeidung fehlerhafter Handhabung, die dadurch möglich wäre,
daß beim Abgreifen der Strecken y ein Überfahren ihrer Länge stattfinden könnte,
bleibt erfindungsgemäß das Zählwerk während des Abgreifens ausgeschaltet. Die die
Verbindung zwischen dem auf dem Verbindungsstück 3 abrollenden Rädchen 8 und dem
Zählwerk vermittelnde Kupplungshälfte zo wird während des Abgreifens durch die Feder
3o im ausgerückten Zustande gehalten, indem sich die Feder einerseits gegen den
Gestellteil, andererseits gegen eine Endscheibe der Kupplungshälfte stützt. Die
Bildung des Produkts P - y erfolgt somit nach Beendigung des Abgreifens der Strecke
y während der Schließbewegung der Zirkelschenkel; vor Beginn dieser
Bewegung
wird mit Hilfe des Griffrädchens 31 und der Achse 32 die mit dieser verbundene Kupplungssperre
33 betätigt, deren keilföhnig ausgebildete eine Stirnfläche sich gegen die Kupplungshälfte
legt und diese zum Eingriff mit dem Rädchen 8 bringt, womit das Zählwerk eingeschaltet
wird. In der eingerückten Stellung wird die Kupplungssperre durch einen Sperrhebel
34 mit Sperrzahl 35 gehalten, der in eine seichte Rast eines nockenförmigen Ansatzes
36 der Kupplungssperre 33 eingreift (Abb. 4). Mit dem Sperrhebel 34 ist ein Stift
37 fest verbunden, der durch die Führungshülse 4 hindurch in eine Längsnut 38 der
Verbindungsstücks hineinragt. In der Schließstellung der Zirkelschenkel wird der
Stift 37 durch die Begrenzungswand der hier endigenden Nut 38 unter Überwindung
der Kraft der Feder 39 aus seiner Stellung etwas verschoben, wodurch der
mit ihm verbundene, um die Achse 4o drehbare Sperrhebel so weit ausschlägt, daß
sein Sperrzahn 35 den nockenförmigen Ansatz 36 freigibt. Durch eine Spiralfeder
41, deren eines Ende mit der Achse 32 der Kupplungssperre verbunden ist, wird diese
aus der Sperrstellung herausgedreht, worauf die Kupplungshälfte io unter Einwirkung
der Feder 30 außer Eingriff mit dem Rädchen 8 gelangt, so daß das Zählwerk
außer Eingriff kommt. Damit wurde das Gerät für die folgende Abgreifbewegung selbsttätig
vorbereitet. Das in Abb. 3 noch angedeutete Kugellager 42, das durch die Mutter
43 mit der Kupplungshälfte zo verbunden ist, nimmt den Druck, der in . achsialer
Richtung durch die Keilfläche der Kupplungssperre im eingerückten Zustand der Kupplung
ausgeübt wird, auf und gestattet somit eine leichte Drehung der Kupplungshälfte
während des Zählwerkumlaufs gegenüber der feststehenden und somit an ihrer Keilfläche
Reibung verursachenden Äupplungssperre.
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Endlich wird durch die in Abb. 2 ersichtliche Sperrscheibe 44 mit
Klinke 45 ein unbeabsichtigtes Zurücklaufen des Zählwerks gehindert; dadurch wird
unter einem während der Schließbewegung (Zählvorgang) eine falsche Bewegung der
Zirkelschenkel etwa im Sinne der Öffnungsbewegung unmöglich gemacht.