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Vorrichtung zur algebraischen Addition der Verdrehungswinkel oder
der Winkelgeschwindigkeiten beliebig vieler Wellen Bei Rechenmaschinen kann der
Fall eintreten, daß die algebraische Summe der Verdrehungswinkel von zwei oder mehreren
gleichzeitig oder nacheinander sich verdrehenden Wellen (Meßwellen) mechanisch gebildet
werden soll, um als Summenwinkel entweder abgelesen oder auf eine weitere Welle
mechanisch übertragen zu. -werden, in -welchem Falle die Winkelgeschwindigkeit dieser
letzteren Welle als algebraische Summe der Winkelgeschwindigkeiten der anderen gleichzeitig-
sich drehenden Wellen erscheint. Ein solcher Fall tritt insbesondere bei Rechenmaschinen
zur mechanischen Ermittlung ballistischer Daten auf Grund von optischen oder akustischen
Beobachtungsergebnissen, die mittels besonderer Instrumente vorher oder gleichzeitig
erzielt -weiden, ein.
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Zur Lösung dieser Aufgabe benutzt man heute allgemein die bekannten
Differentialzahntriebe- bzw. deren Kombinationen, -wenn mehr als zwei Verdrehungswinkel
von Wellen algebraisch .summiert -werden sollen. Solche Konstruktionen sind nicht
nur höchst kompliziert und daher auch sehr kostspielig, sondern arbeiten auch infolge
der unvermeidlichen, schon durch die Profilabnutzung der vielen hintereinander geschalteten
Verzahnungen bedingten Spielräume nicht immer mit der erforderlichen Genauigkeit.
Diese Nachteile werden im Sinne der Erfindung dadurch vermieden, daß die 1VIeßwellen,
deren Verdrehwinkel bzw. Winkelgeschwindigkeiten algebraisch addiert werden sollen,
mit optisch gleichachsig hintereinandergeschalteten, verdrehbar gelagerten Umkehrprismen
derartig gekuppelt sind, daß sich eine durch die Prismen hindurch beobachtete Zeigermarke
bei jeder Verdrehung der Prismen scheinbar um die algebraische Winkelsumme der einzelnen
Wellenverdrehwinkel verdrehen muß, wobei dieser scheinbare Verdrehwinkel der Zeigermarke
entweder durch Winkelskalen abgelesen werden kann oder, falls er auf ein anderes
Gerät mechanisch als Winkelsumme übertragen werden soll, die dazu erforderliche
Übertragungswelle derartig mit der in diesem Falle verdrehbar gelagerten Zeigermarke
gekuppelt ist, daß diese durch die Prismenrotation scheinbar sich verdrehende Zeigermarke
durch entsprechend gerichtete Verdrehung der Übertragungswelle scheinbar in ihrer
Nullstellung ruhend gehalten wird.
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Da die ruhende durch die Prismenverdrehung im Gesichtsfelde scheinbar
rotierende Zeigermarke stets in ihre Anfangsstellung gelangt, wenn die algebraische
Winkelsumme aller Prismenverdrehungen iSo° beträgt. so muß in allen Fällen, wo die
Winkelsumme
diesen Betrag überschreiten könnte, zwecks Zählung der
Halbumdrehungen der vorhandenen Meßprismen jedes derselben mit einem zweiten danebenliegenden
Zählprisma derartig gekuppelt sein, daß dieses bei jeder Halbumdrehung des Meßprismas
um den fe-ten Teil von iSo° verdreht wird, wenn die größte algebraische Winkelsumme
der Verdrehwinkel aller Meßwellen den Wert it# 36o°
nicht überschreitet. Eb-,nso
wie die Meßprismen sind auch die von je einem derselben mit der Übersetzung n: i,
also ins Langsame angetriebenen Zählprismen derartig hintereinander optisch gleichachsig
angeordnet, daß eine in ihrem Gesichtsfelde erscheinende Zeigermarke entsprechend
der doppelten algebraischen Summe der Verdrehwinkel der einzelnen Zählprismen verdreht
erscheint. Durch diese Zeigerverdrehung kann auf einer Skala die algebraische Summe
der Halbv erdrehungen der Meßprismen, also die algebraische Summe der vollen Umdrehungen
der Meßwellen abgelesen werden. Um jedoch .die volle Winkelsumme mittels d; r erwähnten
Übertragungswelle in andere Geräte erst nach Beendigung der Meßwellenrotation zu
übertragen, ist auch diese Zählzeigermarke drehbar zii lagern und durch ein entsprechend
übersetztes Schneckengetriebe von der Übertragungswelle so weit zurück zu verdrehen,
bis sie gleichzeitig mit der Meßzeigermarke in die Nullstellung gelangt.
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Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung in einer beispielsweisen
Nusführungsform für die Addition der Verdrehwinkel Nzw. Winkelgeschwindigkeiten
von drei Achsen dargestellt, und zwar zeigt Abb.i die Vorderansicht, Abb.2 den Grundriß
eines Längsschnittes durch die Vorrichtung.
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In einem aus vier Doppellagerböcken 1d id ,
,b-lt;
, i,-i,' und id id mit zwei parallelachsigen, durchlaufenden Lagerbohrungen
sind je drei rohrförmige Prismenfassungen 2Q, 2b, 2, und 2d', 2b' und 2,',
jede für sich vierdrehbar, jedoch verschiebungssicher gelagert. In jedem dieser
sechs Prismenrohre ist je ein Dovesches Umkehrprisma p1, p2, p3> PI.', P2', ps zwischen
je einem Scheibensegments, s2, s3, s1', s..', s3' und je einem gegenüberstehenden
Klötzchen k1, k2, k3, k,', k,', k3' befestigt.
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Auf jedem der drei in der einen (linken) Visierachse hintereinander
angeordneten Prismenrohre 2a, 2b, 2C ist ein Doppelzahnrad befestigt, von denen
jedes einzelne mit seinem Kegelzahnkranz 5d, 5b, 5, in je ein Gegenrad 6a, 6b, 6,
von halb so großem Teilkreisradius eingreift. Jedes dieser letzteren Kegelräder
sitzt auf einer Meßwelle 7Q, 7b und 7,. deren Verdrehwinkel bzw. Winkelgeschwindigkeiten
summiert werden sollen. Dabei ist zu beachten, daß infolge der einfach seitenverkehrenden
Spiegelwirkung der Prism°n -wie sich aus der später erfolgenden Schilderung der
Wirkungsweise ergibt - die suminierenden Drehrichtungen der aufeinanderfolgenden
Meßwellen 7, bis 7, stets wechseln müssen, wie aus den gezeichneten Pfeilrichtungen
für die Addition von Winkeln bzw. Winkelgeschwindigkeiten hervorgeht. Anschließend
an das eine der beiden äußeren Prismenrohre ist gleichachsig angeordnet das vierdrehbar,
jedoch verschiebungssicher gelagerte, mit einem Objektiv 0, einer in dessen
Brennpunkt vorgesehenen Markenplatte M,= und dem mit einem konfokalen zweilinsigen
Okular 0, versehene Fernrohr 3, das mit einer Schneckenverzahnung 3Q versehen ist,
in die eine mit einer Griffscheibe 31,
versehene, im Lagerauge i, drehbar,
jedoch verschiebungssicher gelagerte Schneckenspindel 3, eingreift. An das andere
der beiden äußeren Prismenrohre schließt sich ein im Lagerauge 1d drehbar und verschiebungssicher
gelagerter Kolliinator .I an, bestehend aus einem Objektiv Ob und einer Markenplatte
3Zb aus Milchglas mit einer durch die optische Achse gehenden Pfeilmarke m.
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Auch das Kolliinatorrohr ist mit einer Schneckenradverzahnung 4, versehen,
in die eine auf der Querwelle 12 sitzende (nicht dargestellte) Schneckenspindel
bei 12, eingreift. Ganz analog schließt sich auch an die beiden äußeren der drei
in der zweiten (rechten) Achse hintereinander angeordneten Prismenrohre 2a', 2b',
2,' einerseits ein dem Fernrohr 3 völlig gleiches Fernrohr 3', bestehend aus Objektiv
0a'; fokaler Markenplatte i1Td' und konfokalem Okular 0,', durch Schneckentrieb
3"', 3b', 3e vierdrehbar, andererseits ein dem Kollimator 4. völlig gleicher Kollimator
,4.', bestehend aus Objektiv Ob' und Markenplatte illb', ebenfalls durch
Schneckentrieb 4.ä bis 12Q' von der gemeinsamen Antriebswelle 12 vierdrehbar, wobei
jedoch dieser Schneckentrieb ein so vielfach größeres Übersetzungsverhältnis erhält
wie der andere, als die größte vorkommende Winkelsumme der Meßwellen 7a> 7b, 7,
das Vielfache von 36o° ist. Wäre also z. B: die größte vorkommende Winkelsumme kleiner
als 1q40° - .I # 36o', so müßte das Übersetzungsverhältnis des Schneckentriebes
4.d 112d z. B. i : 2o betragen, wenn der Schneckentrieb 4"/12Q das Übersetzungsverhältnis
d. : 2o hätte. In demselben Verhältnis q. -: 1 müssen auch die rechtsseitigen Umkehrprismen
zwecks Zählung der Halbumdrehungen der neben ihnen liegenden Meßprismen von diesen
ins Zangsame übersetzt werden. Zu diesem Zwecke sind auf den Prismenrohren 2d
, 2b', 2C die gleich großen Stirnräder 8a, Sb, S, vorgesehen, die in die
Stirnradverzahnungen 5,1', 51; ,
der auf den linksseitigen
Prismenrohren festsitzenden Doppelzahnräder eingreifen.
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Der Antrieb der Übertragungswelle 12 erfolgt über die-bziden in Eingriff
stehenden Kegelräder. io Und i i durch die Antriebswelle 9, an deren Ende die Griffscheibe
9" aufgestiftet ist.
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Nunmehr ergibt sich leicht die Wirkungsweise dieser Einrichtung: '
Wird jede der drei Meßwellen 7, 7b, 7, um je einen beliebigen Winkel in der
einen oder anderen Richtung verdreht, wobei die positiven Richtungen durch Pfeile
Iezeichnet sind, so verdreht sich infolge der eingreifenden Kegelräder jedes der
drei Meßprismen um den halben W ellenverdrehwinkel. Durch die Verdrehung jedes einzelnen
Meßprismas verdreht sich scheinbar die auf der Markenplatte lbIb vorgesehene Pfeilmarke
m um den doppelten Prismenverdrehwinkel, also um den einfachen Wellenverdrelnwinkel.
Da jedes einzelne Prisma wie ein einfacher Spiegel wirkt, so wird die durch Verdrehung
des Prismas p, bewirkte scheinbare Pfeilmarkenverdrehung. durch das folgende Prisma
p2 entgegengerichtet und durch das letzte Prisma p1 wieder gleichgerichtet. Wenn
demnach die Pfeilmarkenverdrehung stets die gleiche Richtung haben soll, so muß
die Verdrehrichtung der aufeinanderfolgenden Prismen eine beständig wechselnde sein,
wie auch durch die Drehrichtungspfeile der Meßwellen angedeutet ist. Um nach erfolgten
Meßwellenverdrehungen die Winkelsumme abzulesen, genügt eine auf der Markenplatte
Ma eingeätzte Kreisteilung (Innenablesung). Um nun ohne Rückverstellung der Meßwellen
7, 7b, 7, weitere Winkelsummen ablesen zu können, wird das Fernrühr 3 mittels
des Schneckentriebes 3Q, 3b@ 3c
so verdreht, daß der o-Strich der Kreisteilung
auf der Markenplatte 117u mit der bei der letzten Messung erhaltenen scheinbaren
Lage der Pfeilmarke m übereinstimmt.
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Soll jedoch die Winkelsumme durch die Übertragungswelle 12 auf ein
anderes Gerät übertragen werden, so wird durch Handantrieb diese Übertragungswelle
derartig verdreht, daß die mit ihr gekuppelten Pfeilmarkenplatten 111b, JUb' so
weit zurückverdreht werden, als zur Einstellung der beiden Pfeilmarken in ihre Nullstellung
nötig ist.
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Soll jedoch die resultierende Winkelgeschwindigkeit der drei Meßwellen
durch die Welle 12 in ein anderes Gerät übertragen werden, so ist dieselbe von Hand
derartig "zu verdrehen, daß die durch die Prismenverdrehung verursachten scheinbaren
Verdrehungen der Pfeilmarke a durch entgegengesetzte stetige Verdrehung der Pfeilmarkenplatte
Nlb völlig eliminiert werden, in welchem Falle die gesamte rechtsseitige Zählwerkoptik
gänzlich entfallen kann.