-
Rechenmaschinenantrieb Die Erfindung betrifft einen Antrieb, insbesondere
das Schalt- und Multiplizierwerk für Rechenmaschinen mit großer Rechengeschwindigkeit.
-
Neben den üblichen Antrieben für Rechenmaschinen, in deren Schalt-
und Multiplizierwerk über den Ablauf eines Arbeitsspiels, zeitlich unregelmäßig
verteilt, kraftschlüssige Verbindungen durch Eingreifen von Zahnungen, Klinken und
Sprossen hergestellt und wieder unterbrochen werden und die daher einen geräuschvollen,
mit großem Verschleiß verbundenen Gang aufweisen, sind Antriebe mit schwingendem
Schalt- und Multiplizierwerk bekannt, deren bewegte Teile während eines Rechenvorganges
in kraft- oder formschlüssiger Verbindung bleiben. Solche Antriebe mit sinusähnlicher
Form der Geschwindigkeits- und Beschleunigungskurven zeigen einen sehr viel ruhigeren
Gang.
-
Diese bekannten schwingenden Antriebe haben jedoch den Nachteil, daß
die Elemente für die Wertverkörperung und die Wertvervielfachung nicht direkt, sondern
nur mit Hilfe von Zwischenhebeln mit den Wertübertragungsgliedern zusammenarbeiten,
wodurch der gesamte Antrieb relativ großräumig wird und eine große Anzahl von Bauteilen
erfordert. Bei einigen Systemen ist es außerdem erforderlich, daß für additives
und subtraktives Rechnen durch zusätzliche konstruktive Mittel der Schwingungsmittelpunkt
verlagert wird. In anderen Ausführungen wird bei der Übertragung jedes eingestellten
Wertes, also auch des Wertes »0«, eine Kurvenführung
des Werteinstellelementes
im vollen Hinundrückgang durchlaufen, was einen erhöhten Verschleiß und eine unerwünschte
Geräuschvermehrung zur Folge hat. Schließlich ist es bei einem bekannten Antrieb
erforderlich, die Werteinstellelemente zur Fixierung der jeweils eingestellten Werte
zusätzlich seitlich zu verschieben und mit Hilfe von Zapfen und Bohrungen zu verriegeln.
Hierfür ist ein verhältnismäßig großer mechanischer Aufwand erforderlich. Die Erfindung
sieht nun vor, durch organische Kombinierung der schwingenden und wertverkörpernden
Teile ohne zusätzliche Übertragungshebel eine unmittelbare Wertbildung und Übermittlung
zwischen der Antriebskurbel und den Wertübertragungsgliedern zu ermöglichen. Sie
erreicht dies dadurch, daß die- Wei-teinstellelefnente als mit Zahnrasten versehene
plattenförmige Hebel einzeln verstellbar auf einer im schwingenden System angeordneten,
mitschwingenden Achse aufgereiht sind, die in zwei vom Antrieb um den Schwingungsmittelpunkt
verschwenkbaren Seitenplatten gelagert ist und von diesem Schwingungsmittelpunkt
den gleichen Abstand hat wie von auf den Werteinstellelementen angebrachten Führungsorganen.
Die Mitnehmerstifte gleiten dabei zum Erzielen einer formschlüssigen Kopplung vorteilhaft
in je einer Kurvenführung der Wertübertragungsglieder und führen bei der Wertübertragung
gegenüber der Kurvenführung lediglich eine ihrem jeweiligen Einstellwert entsprechende
kinematische Ausgleichsbewegung aus.
-
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen, worin
der erfindungsgemäße Antrieb zu einer schreibenden Vierspeziesmaschine gehört. Es
zeigt Fig. i einen Querschnitt durch das Konstruktionsbeispiel einer Rechenmaschine
in der Null-oder Ausgangslage aller bewegten Teile, in dem alle unwesentlichen Teile
nicht dargestellt sind, Fig. 2 einen Teilschnitt gemäß Fig. i nach der ersten Umdrehungshälfte
der schwingenden Welle, wobei der Wert »0« in das Zählwerk übertragen wird, Fig.
3 einen Querschnitt nach Fig. i bei Einstellung des Wertes »6« in das Schaltwerk,
Fig.4 den gleichen Querschnitt einer Rechenmaschine, in der nach der ersten Umdrehungshälfte
der antreibenden Welle der- Wert »6« in das -Zählwerke gebracht wurde.
-
Das Schalt- und Multiplizierwerk des Antriebes besteht zunächst aus
Platten i, die um in den Seitenwänden des Maschinenrahmens befindliche Dreh- oder
Lagerpunkte Ds schwingen (Fig. i, ä) und die Enden der schwingenden Achse?, in sich
aufnehmen. Auf der schwingenden Achse 2, sitzen entsprechend den Werten »i« bis
»9« verschieden weit verschwenkbare, gezahnte Schalthebel 3, deren jeweilige Lage
von der mitschwingenden Schiene 4 durch Eingriff in die Sclialthebelzahnung fixiert
wird. Diese Fixierung geschieht ganz oder teilweise zwangläufig in der Ruhelage
nach. dem Einstellen der Schalthebel 3. Die Länge der um Ds schwingenden
Achse 2 und die Anzahl der darauf verschwenkbaren Schalthebel 3 richten sich nach
der für- die Maschine gewünschten Stellenkapazität. Die zwangläufige Schwingung
dieses Systems er-. folgt über eine Kurbelstange 5, die von einem auf der Welle
6 befestigten Kurbelarm 7 angetrieben wird. Aus Steuerungsgründen, die im Rahmen
dieser Erfindung nicht zu betrachten sind, befinden sich zwischen der hier genannten
Welle 6 und dem vorn Motor getriebenen Teil noch eine oder mehrere ein- und ausrückbare
Kupplungen. Bei einer vollständigen Umdrehung der Welle 6 durchlaufen die Teile
r bis 4 also den Hin- und Rückweg der Schwingung um die Punkte Ds. In den freien
Enden der Schalthebel 3 sitzen Mitnehmerstifte 8 mit Führungssteinen 9, die für
alle Werte »0,« bzw, in der dein Werteinstellen vorausgehenden Lage auf der Verbindungslinie
der Punkte Ds, also auf der Drehschwingungsmitte liegen. Seitenarme von Zahnschienen
To umgreifen mit einer geschlitzten Aussparung den Führungsstein 9 und sind auf
solche Weise mit den verschwenkbaren Schalthebeln 3 des schwingenden Schaltwerks
dauernd formschlüssig verbunden. Alle weiteren Teile und die Bewegungsvorgänge des
gesamten erfindungsgemäßen Antriebes werden in der folgenden Funktionsbeschreibung
einer Rechenmaschine erläutert.
-
Alle beweglichen Organe der Maschine befinden sich zunächst in der
durch Fig. z wiedergegebenen Lage. Von einem nicht dargestellten Tastenfeld aus
wird in einem vorzugsweise mit Stiftenwagen 13 gebildeten Einstellwerk ein Anschlagstift
14 vorgeschoben, der beispielsweise dem Wert »6« entsprechen soll. Die Abgreifhebel
z i sowie die nach rechts gefederten Zahnschienen io werden durch eine Sammelachse
i5 in ihrer Normallage gehalten. Wenn nun die Sammelachse ihre untere Lage einnimmt,
folgen ihr mit allen anderen auch der Abgreifhebel i i und die zugehörige Zahnschiene
io der betreffenden Rechenstelle unter dem Zug der Feder 29 bis zum vorgeschobenen
Anschlagstift 14 (Fig. 3). Über die Verbindung durch den Mitnehmerstift 8 wird gleichzeitig
auch der zugehörige Schalthebel 3 auf den Wert »6« eingestellt, während alle anderen
Schalthebel mit ihren Mitnehmerstiften 8 auf der den Wert »0« darstellenden Verbindungslinie
der Lagerpunkte Ds verbleiben. Mit der weiteren Drehung der Antriebswelle hat dann
die-Sammelächse _z5 ihren unteren Tiefpunkt erreicht, und nicht näher dargestellte
Mittel veranlassen, däß die Fixierschiene 4 zu diesem Zeitpunkt in die Rastzähne.
des eingestellten Schalthebels 3 und natürlich -auch in diejenigen aller anderen
Rechenstellen mit verschwenkten oder nicht verschwenkten Schalthebeln eintritt und
in diesen den jeweilig eingestellten Wert festhält. Ist dabei der mit der Druckschiene
2o dauernd im Ein-' griff stehende Kuppelradsatz 24 auch mit den Zahnschienen io
gekuppelt worden; so wurde der Wert »6« gleichzeitig in das Druckwerk übertragen,
der Abdruck vollzogen und der KuppeIradsatz 24 sowie die unter dem Zug der Feder
27 stehende Druckschiene 2o anschließend wieder in ihre Normallage gebracht.
Ein
Rechenvorgang mit dem nunmehr im Schaltwerk fixierten Wert »6« geht wie folgt vor
sich: Beim Beginn der ersten Hälfte der Umdrehung der Welle 6 wird zunächst das
Zählwerk 16, 17 mit der Zahnschiene io in Eingriff gebracht. Im weiteren Verlauf
der ersten Umdrehungshälfte der Welle 6 wird über den Kurbelarm 7 und die Kurbelstange
5 die in den Platten i befestigte schwingende Achse 2 um die Lagerpunkte Ds verschwenkt.
Auch die Fixierschiene 4 nimmt an dieser Schwenkung teil. Durch die Fixierung des
Schalthebels 3 mit Mitnehmerstift 8 auf den eingestellten Wert »6« durch die in
den Platten i gelagerte Fixierschiene 4 schwenkt nunmehr auch der Mitnehmerstift
8 um die Punkte Ds, beispielsweise um einen Winkelweg von 9o°, wenn auch alle anderen
schwingenden Teile eine einem go°-Winkel entsprechende Bewegungsbahn durchlaufen,
und überträgt auf diese Weise den Wert »6« in das mit den Zahnschienen io im Eingriff
befindliche Zählwerk 16, 17 (Fig. 4). Es beginnt dann die zweite Umdrehungshälfte
der Welle 6, in der zunächst das Zählwerk 16, 17 von den Zahnschienen io getrennt
wird und in der sich dann alle schwingenden Teile um die Punkte Ds rückläufig verschwenken,
bis sie wieder die durch Fig. 5 gekennzeichnete Lage einnehmen. Am Ende der zweiten
Umdrehungshälfte der Welle 6 sind demnach die Zahnschiene io und der zugehörige
Schalthebel 3 wieder auf den Wert- »6« gestellt.
-
Der beschriebene Vorgang kann nun beliebig oft wiederholt werden.
Mit Hilfe von dem Zählwerk in bekannter Weise zugeordneten Wechselrädern und bei
entsprechender seitlicher Verschiebung des Zählwerks in der Art, daß@ j eweils die
einen oder anderen Zahnräder mit der Zahnschiene in Eingriff kommen, addiert oder
multipliziert, subtrahiert oder dividiert die Maschine immer die realen Werte, ohne
daß der Schwingungsmittelpunkt geändert zu werden braucht, wie dies z. B. bei bekannten
schwingenden Antrieben nötig wird, wenn zum subtrahieren bzw. dividieren die komplementären
Werte übertragen werden müssen.
-
Am Ende jedes Rechenvorganges wird die Sammelachse 15 wieder nach
oben in ihre Ausgangslage zurückgebracht, wodurch zunächst die Fixierschiene 4 aus
den Zahnungen der Schalthebel 3 tritt, dabei letztere freigibt, und dann die Abgreifhebel
ii, die Zahnschienen io sowie die Schalthebel 3 wieder in ihre Normallage (Nullage)
zurückgebracht werden. Ein in das Schalt- und Multiplizierwerk eingebrachter Wert
ist damit gelöscht, und es kann ein neuer Wert im Stiftenwagen 13 eingestellt werden
(Fig. i).
-
Soll z. B. für eine Reihenmultiplikation (a - b - c - d) oder
eine Reihendivision (a: b : c : d)
die Rückübertragung eines Produktes aus
dem Rechenwerk des Zählwerks 17 nach vorausgegangener Multiplikation oder
die Rückübertragung eines Quotienten aus dem Umdrehungswerk des Zählwerks
17 nach vorausgegangener Division in das Schaltwerk i, 2, 3 vorgenommen werden,
so wird in der Nullstellung der Maschine bei entsprechender seitlicher Verschiebung
das in der üblichen Art als Rechenschlitten ausgebildete Zählwerk 17 mit den Zahnschienen
io in Eingriff gebracht. Gleichzeitig werden hierbei der Übersichtlichkeit halber
nicht dargestellte Glieder eingeschaltet, die die Ziffernrollen 16 des Zählwerks
17 daran hindern, sich weiter als bis auf den Wert »0,« zurückzustellen. Wenn sich
nach dieser Vorbereitung die Sammelachse 15 in die untere Lage bewegt und ihr die
Zahnschienen io über die sich im Uhrzeigersinn drehenden Abgreifhebel i i unter
dem Zug der Feder 29 folgen, so werden am Ende der Bewegung der Sammelachse 15 alle
Schalthebel 3, die ebenfalls, wie beschrieben, an der Bewegung der Zahnschiene io
teilnehmen, durch die Fixierschiene 4 auf denjenigen Wert fixiert, der in den Ziffernrollen
16 des Zählwerks 17 zu lesen war. Danach wird das Zählwerk 16, 17 wieder ausgekuppelt,
und es kann anschließend mit dem im Schaltwerk befindlichen Wert weitergerechnet
werden.
-
Um den übertragenen Wert gegebenenfalls auch zum Abdruck zu bringen,
muß in derselben Weise, wie bereits weiter oben beschrieben, beim Abgreifen des
Wertes (Produkt, Quotient) aus dem Zählwerk 17 auch der Kuppelradsatz 24 mit den
Zahnschienen io in Eingriff gebracht werden. Die Druckstangen 2o nehmen dann an
den beschriebenen Einstellvorgängen bis zum vollzogenen Abdruck teil.
-
Ähnliche Vorgänge laufen ab, wenn ein sich im Zählwerk 16, 17 befindender
Wert (Summe, Produkt, Quotient) gespeichert werden soll. Dazu werden bei Nullstellung
der Maschine sowohl das Zählwerk 16, 17 als auch das Speicherwerk 28 mit den Zahnschienen
io in Eingriff gebracht. Erforderlichenfalls kann ein mehrteiliges, beispielsweise
trommelartiges Speicheraggregat 28 vorgesehen sein, aus dem mit Hilfe von zweckdienlichen
Bedienmitteln zunächst das gewünschte Speicherwerk vorgewählt und in Bereitschaftsstellung
gebracht wird. Wenn. in schon beschriebener Weise auch gleichzeitig der Kuppelradsatz
24 mit den Zahnschienen io in Eingriff gebracht wird, wird der Zählwerksinhalt ins
Speicherwerk 28 übertragen und gleichzeitig gedruckt. Eine Speicherung wird jedoch
normalerweise ohne Druck vorgenommen werden. In jedem Falle wird dabei der im Zählwerk
befindliche Wert gelöscht.
-
Soll ein sich im Speicherwerk befindender Wert sichtbar gemacht werden,
so laufen bei Nullstellung der Maschine und bei auf »0« stehenden Ziffernrollen
16 wiederum sinngemäß Vorgänge ab. Das heißt, es sind Mittel vorgesehen, die verhindern,
daß sich die Räder des Speicherwerks 28 weiter als bis auf »0« zurückstellen können.
Die Nullstellung der Speicherwerksräder stellt dann den Anschlag dar, bis auf den
die Zahnschienen io nach der Bewegung der Sammelschiene 15 in ihre untere Lage unter
dem Zug der Feder 29 nachfolgen, dabei den aus dem Speicherwerk 28 entnommenen Wert
in das gekuppelte Zählwerk (Anzeigewerk) 16 übertragen und ihn dort sichtbar werden
lassen.
-
In ähnlicher Weise wie die beschriebene Rückübertragung aus dem Zählwerk
16, 17 wird auch
die Rückübertragung aus dem Speicherwerk 28 in
das Schaltwerk 1, 2, 3 vorgenommen. Die Nullstellung der Speicherwerksräder ist
wieder der Anschlag für die Zahnschienen io, die den Wert nach der Bewegung der
Sammelachse 15 in die untere Lage in das Schaltwerk einführen. Wenn die Sammelachse
15 dann in ihrer unteren Lage verbleibt - das ist ihre bei jedem Rechenvorgang einzunehmende
Lage -, ist zwangläufig auch jeder aus einem anderen Organ innerhalb der Maschine
übertragene Wert durch die Fixierschiene q. im Schaltwerk festgehalten, so wie es
vorher für die Einstellung eines Wertes beim Tastenwerk her über den Stiftenwagen
13 und Abgreifhebel i i beschrieben wurde.
-
Der erfindungsgemäße Rechenmaschinenantrieb ist nicht auf die gezeigte
Ausführungs- und Anwendungsform beschränkt. So kann beispielsweise an die Stelle
des die sinusförmige Schwingung des Schaltwerks bewirkenden Kurbeltriebes eine auf
der Antriebswelle rotierende Exzenteranordnung treten, die, wenn sie mit einer exzentrischen
Kurve gebildet wird, Abweichungen von dem anzustrebenden, ideal sinusförmigen Geschwindigkeits-
und Beschleunigungsablauf durch zu kuppelnde Zählwerke und ähnliche Organe in der
Kurvenbahn berücksichtigen kann. Ohne Änderung des Erfindungsgedankens sind eine
Vielzahl weiterer konstruktiver Änderungen möglich, wie z. B. die Fixierung der
Schalthebel mit Mitteln, die durch eine durchbohrte schwingende Achse wirken, oder
die Beeinflussung des Geschwindigkeits- und Beschleunigungsablaufs aller bewegten
Teile mittels besonderer Formgebung der geschlitzten Führungsbahnen in den Seitenarmen
der Zahnschienen. Schließlich ist auch die Gestaltung der Zahnschienen nicht an
die dargestellten Formen gebunden; sie können beispielsweise gekröpft sein, um zusammen
mit dem erfindungsgemäßen Schaltwerk und den einkuppelnden Organen eine Rechenmaschine
von gewünschter beliebiger oder zweckmäßig kleiner Raumform zu bilden.