DE626752C

DE626752C - Device for the mechanical representation of spatial functions

Info

Publication number: DE626752C
Application number: DEA69280D
Authority: DE
Original assignee: Optische Anstalt CP Goerz AG
Current assignee: Optische Anstalt CP Goerz AG
Priority date: 1933-04-20
Filing date: 1933-04-20
Publication date: 1936-03-02

Description

Einrichtung zur mechanischen Darstellung räumlicher Funktionen Die bisher zur mechanischen Auflösung einer räumlichen Funktion F (x, y, z) = o oder z = f (x, y) benutzten Vorrichtungen sind die bekannten entweder nach zwei zueinander senkrechten Richtungen x, y verschiebbaren oder um eine Achse verdrehbaren und dabei axial verschiebbaren Kurvenkörper, bei denen jeder Punkt der Oberfläche einem Funktionswert f (x, y) = z entspricht, der durch irgendein geeignetes Tastorgan, wie Fühlhebel o. dgl., abgenommen und in ein mechanisches Auswertegerät hineingesteuert wird.Device for the mechanical representation of spatial functions The devices previously used for the mechanical resolution of a spatial function F (x, y, z) = o or z = f (x, y) are known devices that can either be displaced in two mutually perpendicular directions x, y or by an axis rotatable and axially displaceable cam, in which each point on the surface corresponds to a function value f (x, y) = z , which is picked up by any suitable sensing element, such as a feeler lever or the like, and controlled into a mechanical evaluation device.

Derartige Kurvenkörper haben bekanntlich den Nachteil, daß eine exakte werkstättentechnische Ausführung ihrer durch die Raumkoordinaten x, y, z der einzelnen Punkte gegebener Oberfläche außerordentlich schwierig und zeitraubend ist, abgesehen davon, daß eine nachträgliche Änderung der Formen so gut wie unmöglich ist.It is known that such curved bodies have the disadvantage that an exact workshop-technical execution of their surface given by the spatial coordinates x, y, z of the individual points is extremely difficult and time-consuming, apart from the fact that a subsequent change of the shapes is practically impossible.

Man hat deshalb den mechanisch darzustellenden räumlichen Funktionswert z= f (x, y) durch eine hinreichende Anzahl (n) von Teilwerten in ebene bzw. zweidimensionale Profile zerlegt, zum Beispiel: z1 = f (xi, y), z2 = f (x2, y), zrt = f (Y,@, Y), worin x1, x2, xt konstante, in gewissen Intervallen gewählte Werte sind. Diese ebenen Profile sind bei den bekannten Einrichtungen als starre, in bestimmten Abständen voneinander auf einer Welle befestigten Kurvenscheiben ausgebildet, die als einseitige Abstützungselemente für ein sie überbrückendes elastisch deformierbares Band dienen, dessen Deformation als gesuchter Funktionswert dem Auswertegerät zugeführt wird. Die bei diesen Vorrichtungen verwendeten starren Kurvenscheiben haben ebenfalls den Nachteil, daß eine nachträgliche Berichtigung der resultierenden Funktionswerte während der Verwendung außerordentlich umständlich und zeitraubend ist. The spatial function value z = f (x, y) to be represented mechanically has therefore been broken down into planar or two-dimensional profiles using a sufficient number (n) of partial values, for example: z1 = f (xi, y), z2 = f (x2 , y), zrt = f (Y, @, Y), where x1, x2, xt are constant values chosen at certain intervals. In the known devices, these flat profiles are designed as rigid cams attached to a shaft at certain distances from one another, which serve as one-sided support elements for an elastically deformable band bridging them, the deformation of which is fed to the evaluation device as the desired functional value. The rigid cam disks used in these devices also have the disadvantage that subsequent correction of the resulting functional values during use is extremely laborious and time-consuming.

Dieser Nachteil wird nun erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß die die Teilfunktionen z] = f (XI, Y), 2 2 ° f (x2. Y), z3 = f (x3, Y) ..... als ebene Kurven verkörpernden Metallbänder untereinander durch eine Platte bzw. einen Rahmen fest verbunden sind und jedes von ihnen ein zur Richtung des gesuchten Funktionswertes parallel geführtes Übertragungsorgan verstellt, das die .Gestalt eines weiteren gleichfalls elastisch biegsamen Metallbandes derartig deformiert, daß ein zur Verschiebungsrichtung der Übertragungsorgane parallel geführter, gegen die letzteren relativ in der Richtung der Kurvenparameter verschiebbarer Meßwertabnehmer den gesuchten Funktionswert als Relativverschiebung gegen sein Führungslager liefert.According to the invention, this disadvantage is avoided in that the metal strips embodying the sub-functions z] = f (XI, Y), 2 2 ° f (x2. Y), z3 = f (x3, Y) ..... as flat curves are firmly connected to each other by a plate or a frame and each of them adjusts a transmission organ guided parallel to the direction of the function value sought, which deforms the .Gestalt of another equally resiliently flexible metal band in such a way that a parallel to the direction of displacement of the transmission organs guided against the the latter, which can be displaced relatively in the direction of the curve parameters, supplies the function value sought as a relative displacement with respect to its guide bearing.

Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung in zwei beispielsweisen Ausführungsformen dargestellt, und zwar zeigt Fig. z eine räumliche Ausführungsform, schaubildlich dargestellt, Fig. 2 eine ebene Ausführungsform in Vorderansicht, Fig. 3 dieselbe geschnitten in Seitenansicht: - -- '-In Fig. i ist-die -in.der x-y-Ebene liegende, in der- y-Richtung verschiebbare Platte 5 mit quadratisch ausgeteilten Bohrungen versehen, in denen verschiebungssicher, jedoch drehbar Schraubenmuttern 6 gelagert sind. In jeder derselben ist ein zur x-Achse paralleler Standbolzen3 eingeschraubt, der am oberen Ende die Tragzange 3a für je ein rechteckig profiliertes Metallband 1a, i5, ir aufweist. Die einzelnen Metallbänder sind hier derartig gebogen, daß ihre Formen den Gleichungen x1 = f (x1, y), z2 = f (x2; y), z3 = f (x3, y) usf. genügen, wobei x" =n x1 der n-fachen Seite der Verteilungsquadrate entspricht, und werden so in den Stützzangen 311 gestützt, daß ihre Mittelebenen parallel zur y-x-Ebene stehen. Jedes dieser Metallbänder dient als Führungsorgan für je eine zur x-Achse parallele, unten mit einer Gleitzange ausgestattete Schubstange 8a, 85, 8e, wobei diese Säulen untereinander gleich lang und axial verschiebbar in einem festen Arm 7 derartig gelagert sind, daß ihre Achsen in einer zur x-y-Ebene senkrechten Ebene liegen. Jede dieser Schubstangen trägt an ihrem oberen Ende eine verdrehbar gelagerte Stützzange 18, i9, und sämtliche dieser letzteren tragen ein elastisch biegsames, zweckmäßig aus zwei oder mehreren dünnen Stahllamellen bestehendes Stahlband 9, dessen vertikale Mittelebene mithin parallel zur x-x-Ebene -liegt. Dieses Stahlband 9 verändert durch Verschiebung der Platte 5 gegen den Lagerarm 7 in der y-Richtung seine Form nach der Gleichung zzk = f (x=, yj,) und dient als Führungsorgan für einen im Lagerarm io parallel zur x-Achse geführtenMeßwerteabnehmer ii bis 14, dessen Verschiebung gegeben ist durch z= f (x, y), wenn y die Relativverschiebung der Grundplatte 5 in der y-Richtung und x die Verschiebung des Lagerarmes io in der x-Richtung in bezug auf die ruhende Lagerung des Lagerarmes 7 gewählt wird.The subject of the invention is shown in the drawing in two exemplary embodiments, namely FIG. 2 shows a spatial embodiment, shown diagrammatically, FIG. 2 shows a planar embodiment in front view, FIG. 3 shows the same section in side view: i - the plate 5 lying in the xy plane and displaceable in the y direction is provided with bores divided into squares, in which screw nuts 6 are mounted so as to be non-shiftable but rotatable. In each of these a stand bolt 3 parallel to the x-axis is screwed, which has at the upper end the carrying tongs 3a for one rectangularly profiled metal strip 1a, i5, ir. The individual metal strips are bent in such a way that their shapes satisfy the equations x1 = f (x1, y), z2 = f (x2; y), z3 = f (x3, y) etc., where x " = n x1 der n-fold side corresponds to the distribution squares, and are supported in the support tongs 311 so that their central planes are parallel to the yx plane. 85, 8e, these columns being of equal length and axially displaceable in a fixed arm 7 in such a way that their axes lie in a plane perpendicular to the xy plane , and all of the latter carry an elastically flexible steel band 9, suitably consisting of two or more thin steel lamellas, the vertical center plane of which is therefore parallel to the xx plane he plate 5 against the bearing arm 7 in the y-direction its shape according to the equation zzk = f (x =, yj,) and serves as a guide element for a measured value pickup ii to 14 which is guided in the bearing arm io parallel to the x-axis and whose displacement is given by z = f (x, y), if y is the relative displacement of the base plate 5 in the y direction and x is the displacement of the bearing arm io in the x direction with respect to the stationary support of the bearing arm 7.

Dieser Abnehmer ii umgreift mittels der Gleitzange 2o das Band 9 und greift als Zahnstange 12 in das auf der Welle 14 sitzende.Stirnrad 13, .dessen Verdrehungswinkel als Maß der gesuchten Funktion erscheint.This customer ii engages around the band 9 and by means of the sliding tongs 2o engages as a rack 12 in the spur gear 13 seated on the shaft 14, its angle of rotation appears as the measure of the function sought.

Zwecks Vermeidung von. Knickungen der Bänder 1a, i5, ic an den Einspannstellen sollen die Tragzangen 311 und die Gleitzangen 2o der Abnehmer 8a, 85 und 8c ebenfalls verdrehbar, erstere an den Standbolzen 3, letztere an den Abnehmern 8, gelagert sein, wie dies beim Band 1a ersichtlich ist. Dieses sitzt in der um ,einen Zapfen 17 verdrehbaren Tragzange 15, 16 des Standbolzens 3 und trägt mittels einer um den Zapfen 17' drehbar gelagerten Gleitzange 15', 16' den Abnehmer 8a.In order to avoid. Buckling of the straps 1a, i5, ic at the clamping points should the carrying tongs 311 and the sliding tongs 2o of the customers 8a, 85 and 8c as well rotatable, the former on the stand bolts 3, the latter on the consumers 8, mounted as can be seen in volume 1a. This sits in the around, a pin 17 rotatable carrying tongs 15, 16 of the stand bolt 3 and carries by means of a to the Pin 17 'rotatably mounted sliding tongs 15', 16 'the collector 8a.

Die Justierung der Führungsbänder ja, 15, i° kann durch Verdrehen der Muttern 6 durchgeführt werden.The adjustment of the guide bands ja, 15, i ° can be done by turning the nuts 6 are carried out.

Zwecks Platzersparnis kann der räumliche Kurvenkörper als ein ebener Kurvenführungskomplex ausgebildet sein (Fig.2, 3).In order to save space, the three-dimensional curve body can be used as a flat Curve guide complex be formed (Fig.2, 3).

Projiziert man die in Fig. i gezeichneten Bänder 1a, i5, 1e und 9 mit ihren Stützorganen parallel zur x-y-Ebene unter einem passenden Winkel auf die y-z-Ebene und versetzt die einzelnen aufeinanderfolgenden Projektionslinien vertikal um gewisse passend gewählte Strecken, dann führt man die zu lösende Aufgabe auf ein ebenes Problem zurück, wobei man nur bei der Längenbestimmung der Schubstangen 8a, 85, 8° die gewählten Vertikalversetzungen der Projektionslinien zu berücksichtigen hat.If one projects the bands 1a, i5, 1e and 9 shown in FIG with their supporting organs parallel to the x-y plane at a suitable angle to the y-z-plane and offsets the individual successive projection lines vertically around certain appropriately chosen routes, one then lists the task to be solved a flat problem back, whereby one can only determine the length of the push rods 8a, 85, 8 ° to take into account the selected vertical offsets of the projection lines Has.

Die Standbolzen 3 nach Fig. i sind in Fig. 2 und 3 als - Schraubenspindeln 23 parallelachsig in einem ebenen Rahmen 29 befestigt, der nach der y-Richtung in einem ortsfesten Rahmen 22, 30 verschiebbar gelagert ist. Auf den Schraubenspindeln 23 sitzen Schraubenmuttern 24, die in würfelförmigen Führungsklötzen 25 verdrehbar, jedoch verschiebungssicher gelagert sind. In diesen ist verschiebungssicher ein verdrehbarer Zapfen 26 senkrecht zur Schraubenspindel und zur Verschubrichtung des Rahmens 29 gelagert. Diese Zapfen 26 sind durch j e einen diametralen Schlitz zu Klemmbacken 26, 27 ausgestaltet und tragen als solche die Metallbänder 1a, i5, je. Auf diesen sitzen mittels verdrehbarer Gleitzangen 2o die Abnehmer 811, 85 und 8e, die in der z-Richtung im ortsfesten Rahmenteil 3o geführt sind und am oberen Ende wie in Fig. i mittels verdrehbar gelagerten Stützzangen 18, i9 das elastische Stahlband 9 tragen, von dem die Abnahme des Meßwertes z genau so erfolgt, wie bei der Ausführungsform nach Fig. i.The stand bolts 3 according to FIG. 1 are fastened in FIGS. 2 and 3 as screw spindles 23 with parallel axes in a flat frame 29, which is mounted displaceably in the y-direction in a stationary frame 22, 30. On the screw spindles 23 sit screw nuts 24, which are rotatably mounted in cube-shaped guide blocks 25 but are non-displaceable. In these a rotatable pin 26 is mounted perpendicular to the screw spindle and to the displacement direction of the frame 29 so as to be non-displaceable. These pins 26 each have a diametrical slot designed to form clamping jaws 26, 27 and as such carry the metal strips 1a, i5, each. On these sit by means of rotatable sliding tongs 2o the pickups 811, 85 and 8e, which are guided in the z-direction in the stationary frame part 3o and at the upper end as in Fig which the decrease in the measured value z takes place in exactly the same way as in the embodiment according to FIG.

Es ist einleuchtend, daß bei diesen beiden Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes eine- Justierung der Kurvenformen sehr einfach durch Höhenverstellung der Stützzangen durch Verdrehung der Schraubenmuttern 6, 24 bzw. der bekannten Stangenschlösser 28a (Fig. i) durchgeführt werden kann.It is evident that in these two embodiments of the subject invention Adjustment of the curve shapes is very easy by adjusting the height of the support tongs by turning the nuts 6, 24 or the known rod locks 28a (Fig. I) can be performed.

Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist folgende: Erteilt man der in der y-Richtung verschiebbaren Platte 5 (Fig. i) bzw. dem Rahmen 29 (Fig. 2, 3) eine Verschiebung von der Größe yl; und dem Lagerungsarm io des Meßwertabnehmers ii bis 14 eine Verschiebung von der Größe x=, so verschiebt sich dieser letztere in der z-Richtung um den gesuchten Betrag z;r; = f (xt, yl;).The mode of operation of this device is as follows: If the plate 5 (FIG. I), which can be displaced in the y-direction, or the frame 29 (FIGS. 2, 3) is given a displacement of the size yl; and the bearing arm io of the measured value pick-up ii to 14 a displacement of the size x =, then the latter is displaced in the z-direction by the desired amount z; r; = f (xt, yl;).

Mitunter ist es erwünscht, die y-Werte der Grundlinien z1 = f (x1, y), x2 = f (xz, y), xa = f (x3, y) nicht als unabhängig Veränderliche in die gesuchte räumliche Funktion einzuführen, sondern selbst als Funktionen von zwei unabhängig Veränderlichen P und q anzusehen. Die diese Bedingung erfüllende Änderung der vorbeschriebenen Einrichtung wird dadurch erreicht, daß anstatt der in Fig. i ersichtlichen axial verstellbarer. Schraubenspindeln 3 glatte Bolzen verwendet werden, deren Axialverschiebungen p z. B. durch unter ihnen angeordnete verdrehbare Kurvenscheiben erfolgt. Die Verschiebungen der Grundplatte 5 in der y-Richtung erfolgen sodann nach den q-Werten, während die P-Werte als Verdrehungswinkel der zur x-Achse parallelen, in den Achsenebenen der glatten Bolzen (3) liegenden Kurvenscheibenwellen in das Getriebe eingeführt Werden.Sometimes it is desirable to introduce the y-values of the baselines z1 = f (x1, y), x2 = f (xz, y), xa = f (x3, y) not as independently variable into the spatial function sought, but rather as such to be regarded as functions of two independently variable P and q. The change in the above-described device which fulfills this condition is achieved in that instead of the axially adjustable device shown in FIG. Screw spindles 3 smooth bolts are used whose axial displacements p z. B. is carried out by arranged under them rotatable cams. The displacements of the base plate 5 in the y-direction then take place according to the q-values, while the P-values are introduced into the gearbox as the angle of rotation of the cam disk shafts parallel to the x-axis and lying in the axial planes of the smooth bolts (3).

Claims

PATENT CLAIMS i. Device for the mechanical representation of spatial functions by means of elastic, flexible metal strips, in which such a function (z = f (x, y)) is divided into a sufficient number of two-dimensional sub-functions z, = f (x1, y), z2 = f (x2, Y ), z3 = f (x3, y) .... with appropriately selected parameters (xi, x2, x3....), characterized in that the metal strips embodying these partial functions as flat curves (ia, il, ic ) are firmly connected to one another by a plate (5) or a frame (29) and each of them (ia, Tb, ic) is adjusted in the transmission element (8a, 8b, 8c) which is parallel to the direction (z) of the function value sought, which deforms the shape of a further likewise elastically flexible metal strip (9) in such a way that a measured value pick-up (ii to 14) which is guided parallel to the direction of displacement (z) of the transmission organs and is displaceable relative to the latter in the direction of the curve parameters (x1, x2, x3) ) the function you are looking for supplies nswert as a relative displacement with respect to its guide bearing (io).

2. Device according to claim i, characterized in that that the supports of the metal strips (ia, ib, ic) are distributed on a flat plate (5) in such a way that their central planes parallel to an ordinate direction (y) and that this plate (5) is in this Direction (y) relative to the bearing (7) of the transmission members (8a, 8b, 8r) is.

3. Device according to claim i, characterized in that the central planes of the elastic metal bands (ia, ib, i ') fall into a common plane. q ..

Facility according to claim 3, characterized in that the support tongs of the metal strips (ia, ib, ic, 9) are rotatably mounted in their carriers (3, 23, 8a, 8b, 8c).

5. Establishment according to claim i to 3, in which the metal strips are held by pairs of pins, characterized in that these pairs of pins (18, i9) on disk joints (2o) are attached.