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Vorrichtung zum Einmessen von Strecken. Vielfach tritt in der Werkstatt
sowohl wie im Laboratorium die Aufgabe auf, Strecken einzumessen. Diese Arbeit ist
um so ermüdender, je mehr Längen zu messen sind und je größere Anforderungen dabei
an die Genauigkeit gestellt werden. Besonders schwerwiegend ist hierbei die Tatsache,
daß mit der Ermüdung .des Arbeitenden die Zahl der unterlaufenden Fehler wächst.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, den größten und am meisten ermüdenden Teil dieser
Arbeit, nämlich die Skalenablesting, dem Bedienenden abzunehmen. Diese Aufgabe wird
gelöst durch eine Vorrichtung mit Einstellorganen zum Einstellen von Ziffern und
mit einer Marke zum Markieren des Endpunktes der Strecken. Die Marke ist . mit den
Einstellorganen derart verbunden, daß die Bewegung jedes Einstellorgans' in zehnmal
geringerem Maße auf die Marke übertragen wird als die Bewegung des in der .Reihe
vorhergehen.den Einstellorgans. Dier Arbeitende hat nichts weiter zu tun, als die
Zahl, durch welche die gesuchte Länge angegeben wird, an den Einstellorganen einzustellen;
die Marke gelangt dann ohne sein Zutun auf den Endpunkt der gesuchten Strecke. Die
beim Einstellen der Ziffern ausgeübte Kraft der aiand kann gleichzeitig zur Bewegung
der Marke dienen. Man kann aber auch eine besondere Hilfskraft zur Bewegung der.
Marke vorsehen; .diese Hilfskraft kann Maschinen- oder Handkraft sein.
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Eine Vorrichtung der letzteren Art ist in der Zeichnung als Ausführungsbeispiel
dargestellt. Diese Vorrichtung soll dazu dienen, Punkte in ein Koordinatensystem
einzutragen. Abb. i ist eine Seitenansicht der Vorrichtung, Abb.2 die Vorderansicht;
Abb. 3 gibt die Schaltung .an. An dem Zeichenbrett i ist eine Wandermutter 2 befestigt,
die auf der Spindel 3 läuft. Durch Drehen der Spindel wird also das Zeichenbrett
seitlich verschoben. Der Markierungsstift 4 ist ebenfalls an einer Wandermutter
befestigt, die mit 5 bezeichnet ist und auf einer Spindel 6 läuft. Die Spindel 6
wird durch eine ebensolche Vorrichtung angetrieben wie die Spindel 3. Da jedoch
beide Vorrichtungen gleich sind, ist nur die eine gezeichnet. .Sie besteht aus einer
Anzahl von Rädern, die Nachlaufräder genannt werden und mit 1i, i2, 13, -14 bezeichnet
sind. Das letzte, 14, dieser Räder wird von dem Motor 7 angetrieben. JedAmal, wenn
es eine Viertelumdrehung zurückgelegt hat, wird das nächst höhere Rad
13 um einen Schritt weiter geschaltet. Dieses nimmt seinerseits nach jeder
Viertelumdrehung das Nachlaufrad 12 u,m einen Schritt mit und das .letztere bei
jeder Viertelumdrehung das Nachlaufrad i i. Die vier Nachlaufräder bilden also ein
Zählwerk bekannter Art. Sie sind von ringförmigen Gestellen 2,1, 22, 23,
24 umfaßt, deren eines (24) in Abb.2 zusammen mit dem Nachlaufrad 14 in Vorderansicht
dargestellt ist. Die hier sichtbaren Ziffern auf der Stirnfläche des Radkranzes
können vorläufig außer acht gelassen werden. In dem Gestell 24 ist ein Einsatz 34
verdrehbar, der eine Marke 44 (Abb. i), einen Griff 54 und eine Kontaktschiene 64
trägt. Die Kontaktschiene 64 schleift auf der Mantelfläche des Nachlaufrades 14,
die als Kontaktwalze uusgeb,ildet ist. Die Gestelle 21, 22, 23 sind ebenso ausgerüstet.
An den Gestellen sind Marken (Abb. i) für die Ziffern o bis g .angebracht, auf welche
die Zeiger 41, 42, 43, 44 eingestellt werden. Soll die Abszisse -des zu markierenden
Punktes beispielsweise die Länge 4367 haben, so werden die verschiebbaren Einsätze
34 an dem Handgriff 54 so weit verdreht, daß die Zeiger 41, 42, 43, 44 der Reihe
nach auf den Ziffern 4, 3, 6, 7 stehen. Da .an der Verschiebung auch die Kontaktschienen
64 teilgenommen haben, erhält der Motor 7 Strom und läuft so lange, bis jedes Nachlaufrad
14 sich so weit verdreht hat, daß es dieselbe gegenseitige Lage zu seiner Kontaktschiene
64 hat wie vor der Verstellung der Kontaktschiene. Dabei dreht sich die Spindel
3, die
das Zeichenbrett z um den entsprechenden Betrag seitlich
verschiebt. Die Form und Wirkung der Kontakte, die den Motor 7 in Lauf setzen, wird
weiter unten beschrieben. Die zwischen dem Motor 7 und dem ersten Nachlaufrad 14
gelegenen Teile sind erst in zweiter Linie von Wichtigkeit und können vorläufig
übergangen werden.
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Zur Mitnahme des nächst höheren Nachlaufrades ist jedes der Nachla
afräder (z. B. 14) mit einer Scheibe 8 ausgerüstet, die an ihrem Umfange vier um
9o° gegeneinander versetzte Mitnehmerzähne besitzt. Von diesen sind auf der ,Zeichnung
nur drei zu sehen und mit 15, 16, 17 bezeichnet. Sie schieben in bekannter
Weise das achtzähnige Triebrad 18 j edesmal um zwei Zähne weiter. Dieses greift
in ein Zahnrad i9 ein, das mit dem nächst höheren Nachlaufrad 13 fest verbunden
.ist. Das Triebgrad 18 sitzt auf einer Welle 26. Diese läuft in einem Lager 25 und
betätigt bei jeder Bewegung einen elektrischen Umschalter 12q., dessen Wirkungsweise
weiter unten beschrieben wird. Die Nachlaufräder 12 und 13 betätigen entsprechende
Umschalter 122 und 123.
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Auf der Schaltungsskizze (Abt. 3) sind die Mantelflächen der vier
Nachlaufräder 11, 12, 13, 14 abgewickelt dargestellt. Ferner sind die Kontaktschienen
61, 62, 63, 64 zu sehen und die bereits erwähnten Umschalter 122, 123, 12q.. Der
Anker des :Motors 7 ist mit 28 bezeichnet, die Feldwicklung. mit 29.
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Im folgenden wird zunächst die Einrichtung und die Wirkungsweise des
Nachlaufrades 13 .beschrieben. Die Kontaktschiene 63 trägt sechs Kontakte, an welche
.biegsame Leitungen angeschlossen sind, so daß ihre Verstellung ungehindert erfolgen
kann. Die ersten vier Kontakte der Kontaktschiene 63 sind die :Steuerkontakte, die
letzten :beiden die Ruhekontakte. Der erste und dritte Kontakt ist mit den Leitungen
103 und 113 verbunden, die ihrerseits zu den Polen einer Stromquelle führen. Vom
zweiten und vierten Kontakt führt je eine Leitung zu dem Umschalter 123 und von
diesem zu den Leitungen 35 und 36, an denen der Motoranker 28 liegt. Bei der gezeichneten
Stellung wird durch eine Kontaktbahn 55 der erste und zweite Kontakt der Schiene
63 miteinander verbunden und durch eine Kontaktbahn 56 der dritte und vierte Kontakt,
so daß der Motoranker 28 .Strom erhält. Der .Motor beginnt zu laufen und bewegt
das Nachlaufrad 13 schrittweise in der Pfeilrichtung ,so lange, bis die Kontaktbahnen
55 und 56 die Kontaktschiene 63 verlassen haben. An ihre Stelle treten dann vier
Kontaktstücke 57, 58, 59, 6o. Die Kontaktstücke 57 und 6o sind miteinander verbunden,
ebenso 58 und 59. Infolgedessen wird der Strom, der dem ersten und dritten Kontakt
der Schiene 63 zugeleitet wird, in dem fünften und sechsten Kontakt (Ruhekontakte)
weitergeleitet und geht von hier zum nächst niedrigeren Nachlaufrad 12. In der so
gewonnenen Stellung bleibt das Nachlaufrad 13 stehen, bis eine neue Abszisse eingestellt
wird. Nehmen wir an, die Kontaktschiene 65 wird bei der nächsten Einstellung auf
eine kleinere Zahl als 6 zurückgeschoben, so muß auch das Nachlaufrad rückwärts
laufen, wenn es die der Verstellung entsprechende Bewegung machen soll. Aus diesem
Grunde sind Kontakte 65, 66, 67, die dann unter der Kontaktschiene 65 stehen, entsprechend
ausgebildet. Sie leiten nämlich ebenfalls den Strom zum Motoranker 28, aber in umgekehrter
Richtung, so daß der Motor rückwärts laufen muß. Die Bewegung dauert ebenfalls wieder
so lange, bis die Kontaktstücke 57, 58, 59, 6o die Kontaktschiene 63 erreicht. haben
und damit der Strom an das nächst niedrigere Nachlaufrad 14 weitergeleitet wird.
Über .den Kontaktbahnen 155 und 156 einerseits und 165, 166, 167 anderseits arbeitet
die Kontaktschiene in derselben Weise wie über den soeben beschriebenen Kontaktbahnen
55, 56 und 65, 66, 67.
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Das Nachlaufrad 12 gleicht dem Nachlaufrad 13 vollkommen, arbeitet
also auch in derselben Weise. Das Nachlaufrad i i unterscheidet sich nur dadurch,
daß die eine Hälf te keine Kontakte trägt, da hier nur eine Hälfte gebraucht wird.
Das Nachlaufrad 14 ist ebenso :gebaut wie 12 und 13. Ein Unterschied liegt nur im
Anschluß des fünften und sechsten Kontaktes (Ruhekontakte) der Kontaktschiene 64.
Diese führen, da ja ein weiteres Nachlaufrad nicht ,mehr vorhanden ist, den Strom
zu einem Bremselektromagneten 68, der die Bewegung der Spindel 3 (Abt. i) sicher
beendigt.
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Als Beispiel werden wie oben angenommen, daß eine Abszisse von der
Länge 4367 zu markieren ist. Die zu den Kontaktschienen 61, 62, 63, 64 gehörigen
Zeiger 41, 42, 43, 44 sind daher neben die entsprechenden Ziffern gerückt worden.
Der Strom wird der Vorrichtung .durch die Leitungen 105 und ioi zugeführt. Die Leitung
ioi ist über einen Ausschalter 116 mit dem ersten Kontakt der Schiene 61 verbunden,
die Leitung io5 über den Ausschalter 115 und ein später noch zu beschreibendes Relais
mit dem dritten Kontakt. Infolgedessen hat der Motoranker 28 Strom bekommen und
sämtliche Nachlaufräder in Bewegung gesetzt. In der Skizze ist der Augenblick dargestellt,
in dem die langen Kontaktbahnen die Kontaktschiene 61 verlassen haben und die quadratischen
Kontaktstücke an ihre Stelle gerückt sind. Wie
bei dem Nachlaufrad
13 beschrieben, Eiihren jetzt die beiden Ruhekontakte der Schiene 61 den Strom dem
nächst niedrigeren Nachlaufrad 12 zu, und zwar durch die Leitungen rot und 112.
In die Leitung 112 ist noch ein Widerstand 69 eingeschaltet, der den Zweck hat,
den Lauf des Motors zu verlangsamen. Der Motor erhält jetzt seinen Strom Über das
:'Nachlaufrad 12 und bewegt es so lange, bis die, quadratischen Kontakte unter der
Schiene 62 angelangt sind.
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Da der Zeiger .42 auf der Drei steht, muß das Nachlaufrad 12 dabei
drei Schritte in der Pfeilrichtung machen. Damit aber das Nachlaufrad 12 drei Schritte
machen kann, muß das Nachlaufrad 13 drei Viertelumdrehungen machen. Es bewegt sich
also in der Pfeilrichtung und erhält Strom in .dem Augenblick, in dem die Kontaktbahnen
165, 166, z67 unter der Kontaktschiene 63 stehen. Diese Kontaktbahnen geben aber
dem Motoranker 28 Strom für Rück.wärtslauf, obwohl Vorwärtslauf verlangt wird. Aus
diesem Grunde ist der Schalter 123 eingebaut; wie bei A.bb. i beschrieben, macht
er jedesmal eine Viertelumdrehung, wenn das Nachlaufrad 12 :einen Schritt zurücklegt.
Der Schalter hat zwei bogenförmige Kontaktschienen 75 und 76, die über vier feste
Kontaktstücke hinweggleiten. Zwei dieser Kontaktstücke sind mit dem zweiten und
vierten Kontakt der Schiene 63 verbunden, die anderen beiden mit dem Motoranker
28. Durch eine Vierteldrehung des Schalters 123 wird, wie ein Blick auf die Zeichnung
ergibt, die Drehrichtung umgeschaltet. Zum Verständnis seiner Wirkung diene folgende
Erläuterung.
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Wenn das nächst höhere Einheitenrad 12 einen Schritt vorwärts machen
soll, muß das Einheitenrad 13 eine Viertelumdrehung machen. Dabei .gelangen die
Kontaktbahnen 65, 66 und 67 unter die Kontaktschiene 63, die nun fälschlicherweise
die Drehrichtung des Motors umkehren würde. Da aber gleichzeitig mit .der Fortschaltung
des Nachlaufrades 12 um einen Schritt der Schalter 123 eine Viertelumdrehung gemacht
hat, kehrt er seinerseits die Pole noch einmal um, so daß die Drehrichtung des Motors
wieder die gewünschte wird. Diese Umschaltung nimmt der Schalter 123 j edesmal dann
vor, wenn wie in unserem Beispiel das vorhergehende Nachlaufrad eine ungerade Zahl
von Schritten zurückgelegt hat. Denselben Zweck haben die Schalter 122 und 12,4.
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Wenn also das Nachlaufrad 12 seine drei Schritte zurückgelegt hat,
wird der Strom über die Leitungen 103 .und 113 an das Nachlaufrad 13 weitergeleitet.
In der- Leitung 113 liegt ein Widerstand 70, der ebenso wie der Widerstand 69 die
Geschwindigkeit des Motors herabsetzen soll. Wenn die Kontaktstücke 157, 158, 159,
16o unter .der Kontaktschiene 63 angelangt sind, leiten sie den Strom zu denn. vierten
Nachlaufrad 14 weiter, und zwar durch die Leitungen io4 und 11.4. In die Leitung
114 hätte abermals ein Vorschaltwiderstand gelegt werden können. Statt dessen ist
:ein Elektromagnet 75 vorgesehen, der ein Vorgelege in den Antrieb einschaltet,
das in Abb. i dargestellt ist.
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Der Motor 7 treibt ein Zahnrad 76 an. Die Hauptantriebswelle 77 trägt
auf ihrem Stirnende eine Kupplungsmuffe 78, die durch einen zweiarmigen Hebel 79
gesteuert wird. Durch die Feder 8o wird dieser in seiner Mittellage gehalten. Erhält
der Magnet 85 Strom, so kuppelt die Muffe 78 die Motorwelle unmittelbar mit der
Welle 77. Erhält dagegen der Elektromagnet 86 Strom, so kuppelt die Muffe 78 die
Welle 77 mit dem großen Stirnrade 87. Dieses wird vom Zahnrad 76 über das Vorgelege
88 angetrieben, läuft also nur langsam um. Die Schaltung der Magnete 85 und 86 ist
in Abb. 3 dargestellt. Beide sind in die Leitung io5 eingeschaltet, ,und zwar über
einen Relaiskontakt 89. Solange nur die ersten drei Nachlaufräder 11, 12, 13 Strom
erhalten, ist der Magnet 85 erregt, die Welle 77 ist also unmittelbar mit dtm Motor
gekuppelt. Sobald dagegen das Nachlaufrad 14 über die Leitung 114 Strom erhält,
spricht der in dieser Leitung liegende Elektromagnet 75 an und schaltet den Elektromagneten
85 aus und den Elektromagneten 86 ein, der seinerseits nun das Vorgelege einrückt.
Auf der Welle 77 befindet sich noch eine Bremsscheibe 9o. .Sobald der oben erwähnte
Bremsmagnet 68 Strom erhält, tritt der Bremshebel 95 in Tätigkeit und hält die Welle
77 an. Das geschieht in dem Augenblick, in dem das Nachlaufrad 1q.seine Ruhestellung
erreicht hat. In diesem Augenblick erhält nur der Bremsmagnet 88 noch Strom, und
dieser Strom gerügt nicht, um die Kupplungsmagnete 85 und 86 zu erregen. Die Kupplungsmuffe
nimmt infolgedessen ihre Mittelstellung ein, und der Motor 7 ist abgeschaltet, seine
Masse braucht also nicht mit abgebremst zu werden.
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Sobald die,Spindel 3 die Zeichenfläche i an die richtige Stelle gebracht
hat und in entsprechender Weise die Spindel 6 den Markierungsstift q., wird durch
einen Druck des Arbeitenden auf den Markierungsstift der gesuchte Punkt .auf der
Zeichenfläche markiert.
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Der Vorteil der Vorrichtung gegenüber der Arbeit mit Zirkel, Maßstab
und Lineal' ist ein dreifacher. Erstens wird dem Arbeitenden die ermüdende und zu
Fehlern Anlaß gebende Skalenablesung erspart. Er hat
lediglich die
ihm gegebene Zahl mechanisch einzustellen, was selbst ohne jede übung fehlerlos
ausgeführt werden kann. Zweitens ermöglicht die Vorrichtung die Einstellung einer
Länge mit beliebiger Genauigkeit, und drittens wird durch die Vorrichtung der gesuchte
Punkt festgelegt, ohne daß der Gebrauch eines Bleistiftes notwendig ist, der selbst
bei sorgfältiger Arbeit Fehler hineinbringt.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird durch die eine Spindel
3 die Zeichenfläche i, durch die andere Spindel 6 der Markierungsstift 4 bewegt.
Es macht technisch keine Schwierigkeiten, beide Bewegungen durch die Zeichenfläche
ausführen zu lassen, so daß der Markierungsstift .I dauernd an derselben Stelle
bleibt, wodurch seine Bedienung erleichtert wird.
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Soll ein besonders schnelles Arbeiten ermöglicht werden, so kann man
auf die Welle 77 ein zweites System von Nachlaufrädern setzen; während das erste
System den Motor 7 steuert, wird an dem zweiten System die Zahl für die nächste
einzumessende Strecke eingestellt. Hat das erste System seine Arbeit beendet, so
werden seine Verbindungen ztim Motoranker 28 und zu den Ele'ktromagneten 68, 75,
85 86 abgeschaltet und durch entsprechende 'Verbindungen des zweiten Systems ersetzt.
Darauf übernimmt dieses die Steuerung des Motors, und am ersten System kann die
nächste Zahl eingestellt werden. Das gleiche gilt für die Antriebe der Spindel 6.
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Die Erfindung kann auch in weit einfacherer Weise ausgeführt werden,
wenn man jede neue Einstellung des Markierungsstiftes .I von der Nullage aus vornimmt.
Der Motor braucht dann von den Schaltwalzen nur in einer Richtung gesteuert zu werden.
Diese werden dadurch erheblich vereinfacht, und die Schalter 1122, i23, i24 werden
überflüssig. Dafür muß der Zeitverlust in Kauf genommen werden, der dadurch entsteht,
daß nach jeder Einstellung der Markierungsstift zurückgeführt werden muß. Die Zurückführung
braucht zwar nicht bis auf den Nullpunkt zu gehen, muß aber sicher so weit getrieben
werden, daß die nächste Einstellung durch Vorwärtslauf erreicht werden kann. Oder
aber die Einstellungen müssen in solcher Reihenfolge vorgenommen werden, daß auf
jede eingemessene Strecke eine größere folgt. Bei Koordinatendarstellungen ist dies
im allgemeinen nicht durchführbar.
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Ebenso oft wie die bisher zugrunde gelegte Aufgabe tritt die entgegengesetzte
Aufgabe auf, d. h., eine bestimmte Strecke.ist gegeben, und ihre Länge soll in Zahlen
angegeben werden. Auch zu dieser Aufgabe läßt sich die Vorrichtung leicht verwenden.
Angenommen, auf der Zeichenfläche i sei eine Reihe von Punkten gegeben, deren Koordinaten
abgemessen werden sollen. Zu diesem Zweck wird durch Öffnen der Schalter 96, 97
und i 15, 116 (Abb. 3) der Motoranker 28 und die Stromquelle von den
Nachlaufrädern abgeschaltet, und statt dessen wird der Motoranker 2o von Hand gesteuert.
Zu diesem Zweck ist ein Umschalter io6 vorgesehen, der über die Leitungen 98 und
99 dem Motoranker Strom für beide Drehrichtungen zuführt. Da die Kupplungsmagnete
85 und 86 stromlos sind, wird die Kupplungsmuffe 78 von Hand eingeschaltet .und
durch irgendeine Sperre festgehalten. Es bleibt dem Belieben des Bedienenden überlassen,
wann er hierbei mit, wann er ohne V orgelege arbeiten will. Durch Betätigung des
Schalters io6 und eines entsprechenden Schalters für den zweiten Motor, der die
Spindel 6 antreibt, wird der Markierungsstift .t über den zu bestimmenden Punkt
gebracht. Aus der Stellung der Nachlaufräder geht dann die Länge ,der gesuchten
Koordinaten hervor. Damit sie unmittelbar abgelesen werden kann, ist jedes Nachlaufrad
auf seiner Stirnseite mit den Ziffern o bis 9 versehen, wie Abb. 2 zeigt, und .zwar
enthält jeder Quadrant .des Rades diese Ziffernreihe. Abgelesen wird an einer durch
die Marke ioo festgelegten Stelle. Die Ziffern können natürlich ebensogut auf der
Mantelfläche angebracht sein.
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Es bleibt dem Arbeitenden unbenommen, die letzte Feineinstellung durch
Drehen der Spindel 3 von Hand vorzunehmen. # Überhaupt ist, wie schon in .der Einleitung
erwähnt, die Erfindung auch für das Einmessen von Strecken nicht darauf beschränkt,
daß als Hilfskraft zur Bewegung der Marke d ein mechanischer Antrieb dient. Um statt
dessen Handkraft zu verwenden, läßt man die Kontakte der Nachlaufräder ein Relais
steuern, das auf ein Umkehrgetriebe wirkt. Dieses ist zwischen der Welle 77 -Lind
einer Handkurbel eingeschaltet. Während die Hand stets dieselbe Bewegung ausführt,
läuft die Welle 77 je nach Bedarf vor oder zurück. Ist die richtige Stellung-erreicht,
so rückt der Magnet 68 eine Sperre ein, welche die weitere Bewegung hem=mt. Statt
.des Umkehrgetriebes lassen sich auch Sperrvorrichtungen verwenden, die eine Bewegung
der Handkurbel immer nur in der jeweilig erforderlichen Richtung zulassen.