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Rechenmaschine Die Erfindung `betrifft eine Rechenmaschüne mit den
einzelnen Dekaden als Zählglied-Antriebsglieder zugeordneten Schwinggliedern und
Komplementärsubtraktion.
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Schaltwerke dieser Art sind :bereits bekanntgewoTden, jedoch tin verhältnismäßig
komplizierter Ausbildung und lediglich für Registrierkassen und ähnliche, nur Additionen
und Subtraktionen ohne Stellenverschiebung zulassende Rechengeräte.
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Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Rechenmaschine mit dekadenweise
angeordneten Schwinggl'iedexn, und Komplementärsubtraktion zu schaffen, die Verschiebungen
der Zählwerke zum Schaltwerk oder umgekehrt zuläßt. Dadurch soll ermöglicht werden,
derartige Schaltwerke bei Addier-, Vierspezies- und sonstigen Rechenmaischnnen anzuwenden.
Außerdem war die Aufgabe gestellt, eine Rechenmaschine zu schaffen, deren wesentliche
Teile, wozu namentlich d'ie des Multiplikandlenschaltwerks und der Zehnerschaltung
gehören, von einfachem Aufbau sind und aus durch Stanzen herstellbaren Einzelteilen
bestehen, unter gleichzeitiger Ausnutzung der durch dass Prinzip der Subtraktion
durch Komplemen.taddition. sich ergebenden Vorteile.
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Nach der Erfindung wird dies in der Hauptsache dadurch erreicht, daB
die Schwingglieder Zahnsektoren sind, die zwei Antriebsverzahnungen in derartiger
Anordnung aufweisen, da.B die. beiden Verzahnungen seitlich gegeneinander versetzt
und durch Verschiebung eines Zählwerkschlittens für den Antrieb der Zählglieder
auswählbar und diese Zahnsektoren derart voreinstellbar sind, daß nach Ankupplung
an ein gemeinsames Schwingglied bei dessen Schwingbewegung die beiden Verzahnungen
einander komplementäre D.urohlaufwege gegenüber
den Zählgliedern
.bzw. diesen zugeordneten Bewegungsübertragunigsgliedern zurücklegen, bei Unterbrechung
der Antriebsverbindung zwischen den Schwinggliedern und den Zählgliedern während
einer der beiden Schwingungsphasen. In. einer bevorzugten Ausführung sind .die den
einzelnen Dekaden zugeordneten Schwingglieder durch Einstellglieder ülyer eine trennbare
Zahnradverbindung gegenüber dem gemeinsamen Schwingglied voreinstellbar und hernach
mit diesem sowie über eine weitere trennbare Zahnradverbindung mit den Zählgliedern
kuppelhar. Weitere Erfindungseinzelheiten gehen aus der nachfolgenden Beschreibung
eines Ausführungsbeispiels hervor.
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Von den Figuren zeigt Fig. i einen Schnitt durch die Maschine des
Ausführungsbeispiels mit den wesentlichen Teilen des Schaltwerks,,des Einstellkontrollwerks,
des Schlittens .und der Zehnerschaltung, Fig. 2 eine halbschemati sehe Vorderansicht
zweier Rechenstellen (Schaltwerk, Kontrollwerk, Schlitten), in der zwecks Verdeutlichung
der Eingriffsverhältnisse die Achsen in eine Ebene auseinandergezogen sind, Fig.
3 ,einen Einstellsektor, Fig.4 einen Schnitt durch den linken Teil des Schaltwerks
und Schlittens, Fig. 5 und 6 Antriebsorgane der Maschine.
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In jeder Einstelldekade des Schaltwerks (Multiplikandenwerks) sind
auf der Schaltwerksachse i je ein Schwingsektor 2 und ein 3 (Fig. i und a) frei
drehbar gelagert. Der Schwingsektor 2 weist zwei Verzahnungen 2" und 2b auf, welche
durch Abkröpfung nach entgegengesetzten Seiten in zwei nebeneinanderliegenden Ehernen
kämmen. Die Verzahnung 2a kommt bei additiven, die Verzahnung 2b bei subtraktiven
Rechnungen zur Wirkung.
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Der Einstellsektor 3, der in Fig. i hinter dem Schwingsektor 2 liegt
und in F.ig. 3 gesondert dargestellt ist, hat einen aus dem Deckblech der Maschine
herausragenden Einstellgriff 3a. Durch Vorziehen dieses Griffes und damit Verdrehen
des Eiinstellsektors in neun verschiedene Stellungen werden die Werte i bis 9 eingestellt.
Dabei kämmt die Verzahnung des Einstellsektors 3 mit einem breiten Zahnrad 4, das
seinerseits mit einem mit einer Ziffernrolle 6 verbundenen Zahnrad 5 kämmt (Fig.
1 und 2). Die Ziffernrollen 6 bilden so ein Kontrollwerk, in dem die an den Hebeln
3a eingestellten Werte in bekannter Weise durch Schaulöcher des Deckblechs linear
ablesbar sind. Jedem Zahnrad 4 ist eine Wurmfeder 12 (Frig. i) zugeordnet, die das
Zahnrad entgegen dem Uhrzeiger zu verdrehen und damit den Einstellhebel
3a in die Grundstellung zurückzuziehen sucht. Auf einer Achse 15 gelagerte
Rasthebel 14, die .in die Verzahnung der Räder 5 eingreifen, halten jedoch die Einstellhebel
3, in der jeweils eingenommenen Wertlage. Auf der Achse 15 .ist ferner-eine
Klappe 13 gelagert, gegen deren abgewinkelte Kante die Rasthebel 14 in der Raststellung
anliegen. Wird mittels des Handhebels 13" die Klapper 13 :im Uhrzeigersinne verschwenkt,
so werden sämtliche Rasthebel 14 entgegen dem Zuge ihrer Federn 16 aus den Verzahnungen
der Räder 5 ausgehoben, und sämtliche Einstellhebel 3a wie auch die Ziffernrollen
des Kontrollwerks springen unter der Wirkung der Federn 12 in die Nullstellung zurück.
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Außen mit den Zahnrädern 5 des Kontrollwerks kämmen die Zahnräder
4 noch mit auf einer Achse 8 drehbaren Zahnrädern 7a. Jedes Zahnrad 7a bildet mit
einem Zahnrad 7b ein Doppelrad, urnd das Zahnrad 7b jedes Doppelrades kämmt seinerseits
mit der Verzahnung 2" eines Schwingsektors 2 (Fig. i und 2). Es wird also bei Einstellung
eines Handhebels 3" entgegen dem Uhrzeiger der zugehörige Schwingsektor 2 -i.m Uhrzeigersinne
um die Achse i verdreht, und zwar je Werteinheit um eine Zahnteilung, so daß mithin
bei Einstellung der Werte i, 2, 3 ... 9 .der Sch-,vingsektor um ein, zwei,
drei bis neun Zähn,-- aus der gezeichneten Grundstellung heraus -im Uhrzeigersinne
gedreht wird.
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In der Ebene der Verzahnung 2, jedes Schwingsektors a liegt ein Zahnrad
18" und in der Ebene der Verzahnung 2b ein Zahnrad 18b (Fig. i, 2). Die Zahnräder
18, und 18b sind, einzeln lose drehbar, auf einer Achse 17 gelagert. Die Achse 17
kann konzentrisch zur Schaltwerksachse i im Uhrzeigersinne soweit verschoben werden,
bis die Zahnräder 18 zum Eingriff kommen mit Zahnrädern i9, die .im verschiebbaren
Zählwerksschlitten 24 gelagert sind und -ihrerseits mit den ebenfalls im Schlitten
befindlichen zehnzähnigen Rädern 2o kämmen. Die Räder 2o, verbunden: .mit durch
Schaulöcher des Schlittens ablesbaren Zifferarollern2i, bilden das Rasultatwerlc.
Zur direkten Einstellung der Ziffernrollen 21 des Resultatwerks von Hand dienen
Einstellräder 23, deren Verzahnung durch Schlitze aus dem Schlittendeckblech teilweise
herausragt und die über Zwischenzahnräder 22 mit den Zahnrädern 2o in Triebverbindung
stehen.
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Der Übergang von .additiver zu subtraktiver Rechnung wird durch seitliche
',#'erschi,ebung des Zählwerksschl@itens 24 bewirkt. In jeder Rechenstellung kann
der Schlitten aus der additiven Rechenlage durch einen Halbschritt nach rechts in
diie subtraktive Rechenlage gebracht werden, was durch Längsverschiebung einer im
Sockel gelagerten Schlittenrastschiene -in an sich bekannter und daher hier nicht
näher beschriebenen Art erfolgt. Inder additiven Lage des Schlittens stehen dessen
Zahnräder i9 den Zahnrädern 18" gegenüber (Fig.2), während sie -in Subtraktionsstellung
den Zahnrädern i8b gegenüberstehen.
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Der Rechenvorgang, d. h. die Einbringung von Werten über das Schaltwerk
in das Resultatwerk, vollzieht sich nun dadurch, daß pro Rechenumdrehung die Schwingsektoren
2 eine Hi.nundherschw ,ingung von konstantem Betrage um die Achse i ausführen. Diese
wird in folgender Weise bewirkt: Die Achse 8 der Zahnräder 7 ist an beiden Enden
in Gabelschlitzen je eines um Achse i schwenkbaren Sch-#vinghebels 47 (F.ig. 6)
gelagert. Die Schwinghebel 47 führen je Rechenumdrehung eine Hinundzurückschwingung
aus. Die Achse 8 mit den
Rädern 7 nimmt mithin an dieser Schwingung
teil, wobei sie an beiden Enden durch zu i konzentrische Seitenwandschlitze io (Fig.
i), durch die sie hindurchragt, geführt wird. In den Gabelschlitzen der Schwinghebel
47 (Fig. 6) liegt ferner eine Stange 9, die andererseits durch Seitenwandschlitze
i i (Fig. i) geführt wird. Die Seitenwandschlitze i i sind im wesentlichen konzentrisch
mit den Schlitzen io, verlaufen jedoch an ihrem oberen Ende so nach außen, wie aus
Fig. i ersichtlich, daß in der Grundstellung der Schwinghebel 47, wobei die Teile
die .in Fig. i gezeichnete Stellung einnehmen, die Stange 9 außerhalb der Verzahnung
der Zahnräder 7 liegt. Sobald jedoch die Schwinghebel 47 ihre Bewegung nach abwärts
beginnen, wird durch die Schlitzführung i i die Stange 9 nach einwärts bewegt, so
daß sie sich in die Verzahnung der Räder 7 einlegt und mithin die Räder 7 urdrehbar
auf ihrer Achse 8 festlegt, da Achse 8 und Stange 9 sich im folgenden synchron bewegen.
Dadurch, daß die Räder 7 auf Achse 8 bei deren Schwingung festliegen und andererseits
mit der Verzahnung 2" der Schwingsektoren im Eingriff stehen, nehmen auch die Sektoren
:2 an der Hinundzurückschwingung teil. Die Kupplung der Sektoren 2 mit den Einstellsektoren
3 und dem Kontrollwerk 5, 6 hingegen wird bei Beginn der Schwingbewegung gelöst,
indem die Räder 7a durch ihre Abwärtsbewegung mit den Zahnrädern 4 außer Eingriff
kommen.
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Durch Kurvenscheibensteuerung wird ferner beim Beginn der Schwingbewegung
der Sektoren 2 die Achse 17 mit den Zahnrädern i8 im Uhrzeigersinne konzentrisch
zu i verschoben. Diese Bewegung erfolgt synchron mit der beginnenden Schwingbewegung
der Sektoren 2, so daß die Zahnräder 18 gegenüber den Sektoren und auf ihrer Achse
in Ruhe bleiben und zunächst nur in die Räder i9 des Schlittens eingerückt werden.
Es sei angenommen, daß der Schlitten sich in Additionslage befindet. Dann rücken
die Zahnräder 18, in die Räder i9 ein. Der Schwingweg der Sektoren 2 ist nun so
bemessen, daß sie nach dem Einkuppeln der Räder 18 in i9 noch einen Weg von neun
Zähnen (= 9o°) zurücklegen. Ferner ist die Lage der Verzahnung 2a auf den Sektoren
:2 so, daß zwischen ihrem ersten, dem Rad 18" zunächst gelegenen Zahn und dem Rad
18" in der in Fig. i gezeichneten Grundstellung (Einstellung o) noch neun Zahnteilungen
liegen. Bei Einstellung des Wertes 9 an einem Handgriff 3, gelangt infolgedessen
der erste Zahn der zugehörigen Verzahnung 2ä im Uhrzeigersinne in eine Stellung,
in der er unmittelbar vor dem Eingriff mit dem zugehörigen Rad 18" steht, entsprechend
der Stellung des zweiten Zahnes von links der Verzahnung 2b in Fig. i. Bei Einstellung
des Wertes 8 steht mithin der erste Zahn von 2a um eine Zahnteilung, bei Einstellung
des Wertes 6 um drei Zahnteilungen vor der genannten Stellung usw. Es ist so ohne
weiteres zu erkennen, daß bei der auf das Einrücken der Räder 18 in i9 folgenden
- 9o°-Schwingung der Sektoren 2 im Uhrzeigersinne, wenn vorher in einer Dekade ein
Wert n eingestellt wurde, die Verzahnung 2" zu-
nächst einen Leerweg von 9-n
Zähnen zurücklegt, bis ihr erster Zahn mit Rad 18" zum Eingriff kommt, und daß hierauf
n Zähne das Rad 18, durchlaufen, wobei dieses und damit auch Rad 2o und Ziffernrolle
21 um n Zähne, d. h. den eingestellten Wert, weitergeschaltet «erden.
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Damit ist die Hinschwingung der Schwinghebel 47 (Fig. 6), damit der
Achse 8, der Zahnräder 7, der Stange 9 und der Sektoren 2 (Fig. i) beendet, und
diese Teile schwingen nunmehr in die Grundstellung zurück. Zu Beginn dieser Rückschwingung
bewegt sich auch die Achse 17 mit den Zahnrädern 18, wiederum synchron mit den Sektoren
2, entgegen dem Uhrzeiger in ihre Grundstellung zurück, wodurch die Räder 18 aus
den Rädern i9 wieder ausgerückt werden. Die bei der anschließend sich fortsetzenden
Rückschwingung der Sektoren 2 stattfindende Rückdrehung der Räder 18 bleibt damit
außer Einfluß auf das Resultatwerk. Am Ende der Rückschwingung rücken die Zahnräder
7" wieder in die Zahnräder 4 ein, und die Stange 9 rückt aus der Verzahnung der
Räder 7 aus, womit die Stellung der Fig. i wiederhergestellt ist und die Teile für
eine neue Werteinstellung bzw. einen neuen Rechengang bereit sind. Der Schlitten
kann in dieser Grundstellung des Schaltwerks frei verschoben werden.
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Es sei nun angenommen, daß der Schlitten in die subtraktive Lage verschoben
wird, die Räder i9 also den Rädern 18b (Fig. 2) gegenübergestellt werden. Es kommt
dann die Verzahnung 2b zur Wirkung. Diese ist auf den Sektoren 2 so angeordnet,
daß sie um gegenüber der Verzahnung 2" komplementäre Zähnezahlen wirksam wird. Aus
Fig. i ist zu erkennen, daß bei Einstellung eines Wertes n in einer Dekade
die Verzahnung 2b des zugehörigen Sektors 2 um n Zähne gegenüber dem zugehörigen
Rad 18b durchgedreht wird, wobei dieses Rad sich um ebensoviel Zähne leer mitdreht.
Bei der nach Einrückung der Räder 18 in i9 erfolgenden go°-Hinschwingung der Sektoren
2 werden dann noch 9--n Zähne der Verzahnung 2b auf das Rad 18b und damit Rad i9
und Resultatwerk 20, 21 wirksam, worauf sich ein Leerweg der Verzahnung 2b um n
Zähne anschließt. Schaltwege und Leerwege der Verzahnungen 2" und 2b verhalten sich
also komplementär, und Subtraktionen werden vermittels Verzahnung 2b durch Addition
von Komplementwerten durchgeführt nach an sich bekanntem Prinzip, dessen Hauptvorteil
unter anderem darin besteht, daß die Rechen- und Wertaufnahmeorgane bei Addition
und Subtraktion in gleichem Bewegungssinne wirksam werden.
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Zur Subtraktion durch Komplementaddition gehört, daß in alle vom einstellbaren
Schaltwerk nicht beeinflußten Wertstellen höherer Ordnung des Resultatwerks bei
jedem Rechengang der Wert 9 (als Komplement zu o) eingeführt wird. Zu diesem Zweck
liegen links von dem Wertsehaltwerk mit den Organen 2, 3 auf der Schaltwerksachse
i befestigt noch so viel neunzähnige Sehaltsektoren
25 (Fig. q.),
wie die überschießende Stellenkapazität des Resultatwerks beträgt. Die Schaltwerksachse
i führt pro Rechenumdrehung eine Umdrehung im Sinne des in Fig. 4 eingezeichneten
Pfeiles aus, so daß auch die Sektoren 25 einmal umlaufen. Sie liegen so auf der
Achse i, daß bei Subtraktionsstellung des Schlittens die Räder ig in der Ebene der
Verzahnung von 25 liegen. Es wird also je Subtraktionsgang der Ergänzungswert 9
in die links vom Schaltwerk befindlichen Resultatwerksstellen höherer Ordnung eingetragen,
wie erforderlich. Die Mittel zur Einbringung der flüchtigen i sind, da in bekannter
Weise arbeitend, hier nicht näher dargestellt.
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Die Zehnerschaltung geschieht in folgender Weise: Eine Achse 26 (Fig.
i), die je Rechenumdrehung eine Umdrehung entgegen dem Uhrzeiger ausführt, trägt
fest die Hebel27. An diese angelenkt sind Schalthebe128, die für gewöhnlich durch
Federn 29 in der Lage nach Fig. i gegenüber den Hebeln 27 gehalten werden. Im Schlitten
24 sind Vorbereitungshebel 31 um eine Achse schwenkbar gelagert, die für
gewöhnlich die in Fig. i gezeigte Stellung einnehmen. Eine am Zahnrad 22 jeder Resultatwerksstelle
befestigte Zehnerschaltnase 30 trifft beim Grenzübergang 9-o der Ziffernrolle
21 gegen den linken Arm des Vorbereitungshebels 31 und verschwenkt diesen entgegen
dem Uhrzeiger. Ein Rasthebel 33 hält den Vorbereitungshebel 31 in der Vorbereitungslage
fest. In dieser Lage liegt ein Lappen 31" des Vorbereitungshebels in der Bahn eines
Steuerarmes 28b des Schalthebels 28. Bei der Drehung der Achse 26 wird der Steuerarm
28b, sobald er an den Lappen 31" gelangt, von diesem verdrängt und hierdurch der
Schalthebel 28 um seinen Drehpunkt an 27 derart verschwenkt, daß eine Schaltnase
28" des Hebels 28 in die Verzahnung des Rades ig eingreift und dieses um einen Zahn
weiterdreht. Ein Rasthebel 32, der in die Verzahnung des Zahnrads 22 jeder Zählwerksstelle
eingreift und die Ziffernrolle 2i in ihrer jeweiligen Wertstellung hält, weist einen
Lappen 32" auf. Sobald in der soeben beschriebenen Art eine Nase 28, ein
Rad ig um einen Zahn weitergeschaltet hat, gelangt der Arm 27" des zugehörigen Hebels
27 vor den Lappen 32a des Rasthebels 32 und sichert diesen vorübergehend formschlüssig
in der Raststellung, wodurch ein Überschleudern der Zählwerksräder verhindert wird.
Anschließend trifft der Arm 27a gegen einen Lappen 31, des Rasthebels 33
und verschwenkt diesen vorübergehend entgegen der Wirkung einer nicht dargestellten
Feder im Uhrzeigersinne, wodurch der Vorbereitungshebel 31, der ebenfalls unter
Federwirkung steht, wieder in die gezeichnete Grundstellung zurückkehrt und für
eine neue Zehnerschaltung während der nächsten Rechenumdrehung bereit ist. Da der
Schlitten 24 gegenüber der gehäusefesten Achse 26 in jeder Rechenstellung zwei Lagen
(additiv oder subtraktiv) einnehmen kann, sind pro Zählwerksstelle Zwei Hebel 27
mit Schalthebeln 28 angeordnet, so daß die Nasen 28, der beiden Schalthebel
sich in den Ebenen der Zahnräder 18" und 18b (Fig. 2) befinden. Diese jeder Zählwerksstelle
zugeordneten Hebelpaare 27 sind auf der Achse 26 gegeneinander gestaffelt angeordnet
entsprechend der in bekannter Weise erforderlichen zeitlichen Staffelung der Zehnerschaltungen.
Sie sind ferner so angeordnet, daß die Zehnerschaltungen während der Rückschwingung
der Antriebssektoren 2 stattfinden, während der das Zählwerk frei ist.
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Die wesentlichen Antriebsorgane der Maschine sind in Fig. 5 und 6
dargestellt. In Fig. 5 ist 36 eine Antriebsachse, die durch Handkurbel oder auch
motorisch pro Rechengang eine Umdrehung im Uhrzeigersinne ausführt. Sie trägt fest
ein Zahnrad 37, das mit einem gleich großen, auf der Schaltwerksachse i befestigten
Zahnrad 38 kämmt. Dadurch führt, wie bereits erwähnt, die Schaltwerksachse i pro
Rechenumdrehung ebenfalls eine Umdrehung aus. Rechts und links in der Maschine ist
ferner je eine Achse 35 gelagert. Die Achsen 35 werden von der Achse i aus und synchron
mit dieser gedreht durch Parallelkurbeltriebe mit den Kurbelstangen 39" 391,
und den an den Achsen 35 festen Kurbelarmen 40a, 40b. Die Kurbeltriebe sind um go°
gegeneinander versetzt; 39,v 4o" befinden sich an der rechten, 39b und 40b an der
linken Seite der Maschine. Durch ebenfalls rechts und links in der Maschine angeordnete,
um go° gegeneinander versetzte Parallelkurbeltriebe 44 42a und 41b, 42b wird die
Zehnerschaltachse 26 gleichfalls synchron mit i und 35 gedreht.
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Jede Achse 35 trägt eine exzentrische, mit einem Radialschlitz versehene
Scheibe 43 (Fig. 6). Durch den Radialschlitz jeder Scheibe 43 ragt ein an einer
Kurvenscheibe 44 fester Stift 45. Die Kurvenscheiben 44 sitzen fest an den Enden
einer zwischen den Scheiben 43 liegenden Achse 34 (Fig. 6 und i), von der aus die
Schwingbewegungen des Schaltwerks gesteuert werden. An den beiden Stiften 45 sind
zu diesem Zweck Stangen 46 angelenkt, die andererseits an den rechts und links des
Schaltwerks liegenden Schwinghebeln 47 angelenkt sind (Fig.6), deren Funktion bereits
erläutert wurde. Bei einer Umdrehung der Achsen 35 führt auch die Achse 34 eine
Umdrehung aus, wobei durch die Stangen 46 den Schwinghebeln 47 die erforderliche
Hinundzurückschwingung vermittelt wird. Die Kurvenscheiben 44 wirken ferner auf
um eine Achse 48 schwingbare Hebel 49 ein, so daß diese bei Beginn der Drehung von
34 entgegen dem Uhrzeiger ausschwingen und nach der ersten Halbumdrehung von 34
wieder zurückschwingen. Ein Maul der Hebel 4g umfäßt die Enden der Achse 17, die
andererseits in zur Schaltwerksachse i konzentrischen Schlitzen So der Seitenwände
geführt ist. Auf diese Weise werden die beschriebenen Bewegungen der Achse 17 zwecks
Kupplung bzw. Entkupplung der Zahnräder 18 mit den Schlittenrädern ig bewirkt.
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Wie aus Fig. 6 ersichtlich, liegt die Achse 34 exzentrisch zu den
Achsen 35. Sie dreht sich daher nicht synchron mit diesen, sondern eilt durch die
gewählte Lage zunächst vor und hat ihre erste
Halbumdrehung schon
vollendet, wenn die Achsen 35 sich um etwa i5o° gedreht haben. Auf diese Weise ist
erreicht, daß für die gestaffelten Zehnerschaltungen, die erst nach der ersten Halbphase
der Schaltwerksbewegung einsetzen können, mehr als eine Halbumdrehung (im vorliegenden
Beispiel etwa 2io°-Drehung) der mit 35 synchron laufenden Achse 26 zur Verfügung
steht.