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Gerät zum Addieren, Subtrahieren oder Umformen von Diagrammen. Bekanntlich
werden in neuerer Zeit viele Vorgänge in Natur und Technik in Form von Diagrammen
aufgezeichnet, z. ß. wenn es sich darum handelt, aus den durch mehrere registrierende
Wattmesser bewirkten graphischen Aufzeichnungen des Verbrauchs von elektrischer
Energie an verschiedenen Stellen die Summenkurve zu bestimmen, um z. B. die höchstbelastete
Stunde eines Leitungsnetzes und den Betrag der Spitzenbelastung feststellen zu können.
In diesen wie in zahlreichen anderen Fällen, wenn die erfolgten Aufzeichnungen nur
Summanden von einem gewissen, in Beschaffenheit und Wirkung gleichartigen Summenvorgang
sind, hat sich das Bedürfnis herausgebildet, solche Summanden in Diagrammen zu einem
Summendiagramm zu vereinigen.
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Zu diesem Zweck wurden bisher aus den Einzeldiagrammen gleichen Abszissen
zugeordnete Ordinaten herausgesucht, die Längen solcher Ordinaten gemessen und die
Summen der gemessenen Ordinaten in einem neuen Diagramm zu gleichen Abszissen als
Ordinaten aufgetragen. Je nach der gewünschten Genauigkeit wurden die Abszissenabstände
der zu messenden Ordinaten größer oder kleiner genommen. Im Summendiagramm entstand
auf diese Weise eine Reihe von Punkten, die durch eine zwischen den aufeinanderfolgenden
Punkten nur wenig von einer Geraden abweichende Kurve verbunden wurden und so ein
hinreichend genaues Diagramm des Summenvorganges lieferten. Die Genauigkeit des
Summendiagramms wurde um so größer, je kleiner die Abszissenabstände in den Summendiagrammen
gewählt wurden; aber im gleichen Maße vergrößerte sich die aufzuwendende Arbeit.
Handelte es sich um lange Diagramme und um tägliche Wiederholungen, so war das Herstellen
der Summendiagramme nicht nur mühsam, sondern auch kostspielig, namentlich dann,
wenn die Summandendiagramme in den Ordinatenmaßstäben Ungleichmäßigkeiten aufwiesen,
die vor dem Summieren eine Umrechnung auf gleichen Maßstab notwendig machten.
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Diese mühselige Arbeit wird beim Gegenstande der Erfindung durch eine
maschinelle Einrichtung geleistet.
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Das Wesen des vorliegenden Gerätes, das in erster Linie zum Addieren,
nötigenfalls unter gleichzeitigem Umformen von Einzeldiagrammen, bestimmt ist, das
aber auch die Herstellung von Differenzdiagrammen ermöglicht, beruht darauf, daß
zwei Fahrspitzen mit gleicher Abszissenbewegung über die eiden zu summierenden Diagramme
geführt' und die jeweils von den beiden Fahrspitzen eingenommenen Ordinatenlängen
auf
die Außenglieder eines Summationsgetriebes übertragen werden,
dessen Mittelglied seine Bewegung auf eine Schreibspitze überträgt, welche die gleiche
Abszissenbewegung wie die Fahrspitzen ausführen. Auf diese Weise ergibt sich ein
Summendiagramm im gleichen Abszissenmaßstab wie die gegebenen Summandendiagramme.
Durch zusätzliche Triebwerke werden gewünschte Maßstabänderungen in den Ordinaten
herbeigeführt.
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Auf der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt, und zwar zeigen: Abb. i das Schema eines ersten Ausführungsbeispiels,
Abb.2 und 3 je eine abweichende Einzelheit hierzu, Abb. ¢ das Schema eines zweiten
Ausführungsbeispiels und Abb.5 bis 8 vier weitere Beispiele. Gemäß Abb. i erhalten
die beiden in Lagern 2 laufenden Hälften i einer Ausgleichwelle von einem Gewichts=,
Feder- oder Elektromotor übereinstimmenden gleichförmigen Antrieb. Die Antriebsgeschwindigkeit
wird nach Bedarf eingeregelt, oder es wird die Bewegung zeitweilig auch vollständig
angehalten. Auf der einen Halbwelle i sitzt die Walze 3 fest, und auf der anderen
Halbwelle i ist die Walze 4 lose drehbar. Die Walze 4 wird von der Halbwelle i,
auf der sie sitzt, durch Vermittlung von Wechselrädern 5, 6, 7, 8 angetrieben, so
daß dien Proportionalität zwischen den Bewegungen der Walzen 3 und 4 bei wähibarern
übersetzungsverhältnis sichergestellt ist. Durch ein nicht eingezeichnetes, in den
Wechsel rädersatz einschaltbares Zwischenrad kann die Drehrichtung der Walze 4 umgekehrt
werden; so daß sich nach Wahl die Walzen 3 und 4 gleichsinnig oder gegefisinnig
drehen. Für den Fall, daß das gewünschte übersetzungsverhältnis sich durch. das
Wechselrädergetriebe 5, 6, 7, 8 überhaupt nicht oder nicht mit genügender Genauigkeit
erreichen läßt, wird ein zwischen die beiden Halbwellen i eingeschaltetes Differentialgetriebe
zu Hilfe genommen.
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Auf einer zur Welle i parallelen Führungsstange ia ist ein kreuzförmiger
Schieber i i beweglich, von dem rechtwinklig ein Arm. 12 absteht, der sich über
die Mitte der Walze 3 erstreckt und dort in eine Fahrspitze 13-endigt. Ein zweiter
Arm 14 des Schiebers i i weist einen zur Führungsstange to rechtwinkligen Schlitz
15 auf: Auf einer zur Stange to parallelen zweiten Führungsstange 16 ist. ein T-förmiger
Schieber 17 beweglich, dessen Arm 18 einen zur Führungsrichtung rechtwinkligen Schlitz
r9 aufweist. Ein um einen festen Punkt 21 schwingender einarmiger Hebel 2o enthält
zwei Zapfen 22 und 23, die in den Schlitzen 15 und 19 spielfrei gleiten. Die Übertragung
der Bewegungen der Spitze 13 auf den T-Körper 17 erfolgt inz Verhältnis der halben
Länge 21-22 ZU 21-23.
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Ein zweiter, auf der Stange 16 beweglicher Schieber 24 besitzt einen
über die Welle i hinausreichenden, zweimal rechtwinklig abgebogenen Arm, dessen
freies Ende zu einer in- der Mitte der Walze 3 sich bewegenden Schreibspitze 25
ausgebildet ist. Werden die Spitzen 13 und 25 einander gegenübergestellt, so berühren
sie einander; sie sind also auf die nämlichen Punkte einstellbar.
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Auf einer zweiten, zur Welle i parallelen Stange 26 ist ein zweiter,
kreuzförmiger Schieber 27 beweglich, dessen einer Arm 28 sich mit einer Fahrspitze
29 über die Mitte der Walze 4 erstreckt, während der andere Arm 3o einen zur Stange
26 rechtwinkligen Schlitz 31 besitzt. Ein auf der Stange 16 verschiebbares zweites
T-Stück 35 weist einen zur Stange 16 rechtwinkligen Schlitz 33 auf. Ein zweiarmiger
Hebel 32, dessen Drehpunkt 36 sowohl auf dem Hebel 32 als auch auf einer
zur Stange 26 rechtwinkligen Führungsstange 37 verstellbar und feststellbar ist,
greift mit je einem Zapfen 36a und 36h spielfrei in die Führungen 31 und 33. Infolge
der Verschiebbarkeit des Drehpunktes 36 ist es möglich, das übersetzungsverhältnis
der beiden Hebelarme 36-36a zu 36-36b in weiten Grenzen von x : i bis i : r zu verändern;
praktisch genügt die Veränderlichkeit zwischen 12 : i und 1 : 12.
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Die auf der Führungsstange 16 angeordneten Schieber 17, 24 und 35
sind durch einen Storchschnabel oder Pantographen, der ein Summationsgetriebe darstellt,
so verbunden, daß die Hauptgelenke 37, 38 und 39 auf der Stange 16 liegen. 40 sind
die kurzen, 41 die langen Arme und 42 die Hilfsgelenke des Storchschnabels.
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Durch die beschriebene Einrichtung sind bei passender Wahl der Abmessungen
die folgenden Bedingungen erfüllt: i. Befinden sich die Fahrspitzen 13 und 29 auf
der Null-Linie der um die Walzen 3 und ¢ gelegten Diagramme, sa befindet sich die
Schreibspitze 25 auf der Null-Linie des ebenfalls um die Walze 3 herum zu beschreibenden
Summendiagramms.
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2. Die Verschiebung der Spitze 13 überträgt sich auf die Schreibspitze
25 im Verhältnis i : i.
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3. Die Verschiebung der Spitze 29 überträgt sich auf die Schreibspitze
25 in jedem eingestellten Verhältnis und nach Wahl im gleichen oder auch im entgegengesetzten
Sinn wie die Verschiebung der Spitze 13.
4. Bei gleichzeitiger Verschiebung
der beiden Fahrspitzen 13 und 29 verschiebt sich die Schreibspitze 25 entsprechend
der Summe der Verschiebungen, die jede der Fahrspitzen 13 und i 9 für sich
hervorbringen würde.
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Zur Erfüllung der ersten Bedingung ist die Storchschnabelachse 38
verschiebbar und feststellbar im Schieber 24 angeordnet.
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Wird bei Erfüllung der zweiten und dritten Bedingung gefordert, daß
die beiden Fahrspitzenbewegungen sich im gleichen Getriebe auf die Schreibspitze
übertragen sollen, so ist das Verhältnis der Hebellängen 36-36a zu 36-36F umgekehrt
gleich dem Längenverhältnis der Storchschnabelarme 4o-41 zu erählen. Bei anderweitiger
Einstellung des Hebelverhältnisses ergibt sich ein gewünschtes anderes Übertragungsverhältnis.
Dementsprechend ist der Hebel 32 mit einer im voraus berechneten Teilung versehen.
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Handelt es sich darum, verzerrte Diagramme herzustellen oder aufzurechnen,
so werden als Wechselräder 7 und 8 entsprechend unrunde Zahnräder oder ein sonstiges,
eine ungleichförmige Umdrehung herbraführendes Getriebe eingeschaltet, wofür die
weiter unten zu erläuternden Ausführungsformen Beispiele geben.
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Zur Aufnahme der zu verarbeitenden Diagramme dient die Walze 4, während
die Walze 3 das von vorhergehenden Summierunaen herrührende Summationsdiagramm und
außerdem das bei der hinzukommenden Summierung sich ergebende neue Summationsdiagramm
aufnimmt. Ist das ganze Diagramm kürzer als der Walzenumfang, so wird es auf dem
Walzenmantel befestigt. Längere Diagrammstreifen werden in der üblichen Weise mittels
ihrer Randlochung festgehalten und mit der Walzengeschwindigkeit fortbewegt.
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Beim Ausführungsbeispiel nach Abb. 2 sind der Hebel 2o und der Storchschnabel
durch ein aus Zahnrädern und Zahnstangen bestehendes Summationsgetriebe ersetzt,
welches größere Genauigkeit liefert und dabei einfacher ist. Der Schieber i i greift
hier mit einer Stangenverzahnung 43 in ein Zahnrad 51. Auf einer im Schieber 24
befestigten Achse 45 dreht sich ein Zahnrad 46. Der Schieber 35 greift mit einer
Stangenverzahnung 35a in ein Zahnrad 47, das sich um eine ortsfeste Achse 48 dreht.
Das Zahnrad 46 ist durch eine Zahnstange 49 mit einem Zahnrad 44 gekuppelt, das
sich mit dem Zahnrad 51 zusammen dreht, ferner durch eine Zahnstange 5o mit dem
Zahnrad 47. Die beiden Zahnstangen 49 und 5o greifen einander gegenüber am Zahnrad
46 an und liegen parallel zur Führungsstange 16. Tede Verstellung des Schiebers
erzeugt durch Vermittlung der Zahnräder 4.4. und 51 und der Zahnstange 49 eine Drehung
des Zahnrades 46, wodurch sieh dieses auf der zunächst ruhend gedachten Zahnstange
5o abwälzt. Dabei verschiebt sich die Achse 45 und mit ihr der Schieber 24 um den
halben Betrag der Verschiebung der Zahnstange 49. In umgekehrter Weise wird die
vom Schieber 35 veranlaßte Verschiebung der Zahnstange 5o bei ruhender Zahnstange
49 mit der Hälfte ihres Betrages auf den Schieber 24 übertragen. Bei gleichzeitiger
Verstellung der beiden Schieber i i und 35 summieren oder subtrahieren sich die
beiden Verschiebungen. Zwischen dem (nicht eingezeichneten) Schieber 27 und dem
Schieber 35 sorgt der Hebel 32 für die gewünschte Veränderung des Übersetzungsverhältnisses.
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Beim Ausführungsbeispiel nach Abb.3 ist der Schieber 27 mit einer
Stangenverzahnung 54 versehen. Um zwei parallele ortsfeste Wellen 48, 52, die durch
Wechselräder miteinander verbunden werden, drehen sich Zahnräder 47 und 53, von
denen 47 mit der Stangenverzahnung 54 kämmt, während das Zahnrad 53 in die Zahnstange
5o eingreift. Die Wechselräder ersetzen hier den Hebe132 der beiden vorhergehenden
Ausführungsformen.
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Die Ausführungsform nach Abb. 4 ist eine weitere Ausbildung der Ausführungsformen
nach den Abb.2 und 3; sie macht es möglich, mehrere Kurven gleichzeitig zu addieren
und die gemeinsamen Summenkurven durch die Schreibspitze aufzuzeichnen.
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Die Zahnstange 5o ist an ihrem einen Ende mit einer Achse 5 5 :-ersehen,
um die sich ein Zahnrad 56 dreht. In das Zahnrad 56 greifen, einander gegenüber,
zwei Zahnstangen 57 und 58 ein. Diese Zahnstangen können unmittelbar mit je einem
auf der Stange 16 geführten Schieber 27 bzw. 59 verbunden sein. In der Zeichnung
ist jedoch jeder von diesen Schiebern mit einer besonderen Stangenverzahnung versehen
und zwischen die Schieberverzahnung und die Zahnstange 57 bz«. 58 ein um eine feste
Achse sich drehendes Zahnrad eingeschaltet, was eine Richtungsumkehrung bedeutet.
Dadurch wird die Lage der zu summierenden Diagramme mit der des Summendiagramms
in Übereinstimmung gebracht.
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Bei den Ausführungsbeispielen nach den Abb.2 bis 4 könnten statt der
Zahn- auch Kettengetriebe Verwendung finden, die indessen keine besonderen Vorteile
zu bieten scheinen.
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Die bisher beschriebenen Ausführungsformen sind ohne weiteres nur
unter der Voraussetzung anwendbar, daß der Maßstab der Ordinaten jedes Summandendiagramms
unveränderlich
ist. In der Praxis trifft diese Annahme wegen der
baulichen Eigentümlichkeiten der Geräte, die die Diagramme aufzeichnen, nicht immer
zu. In der Regel ist der Maßstab eine Funktion der absoluten Größe der Ordinatenlänge.
Für einen solchen Fall eignet sich die in Abb. 5 erläuterte Ausführung.
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Der mit der Fahrspitze für das zu addierende Diagramm versehene Schieber
27 ist in der Ordinatenrichtung, d. h. in der Richtung der Führungsstange 26, mit
einer Stangenverzahnung 6o versehen, in welche das um die feststehende Achse 61
drehbare Zahnrad 62 eingreift, dessen Umfang etwas größer ist als die größte vorkommende
Ordinatenlänge. Bei der Drehung des Zahnrades 62 wird eine mit ihm fest verbundene
Kurvenscheibe 63 mitgenommen, deren Gestalt entsprechend der Funktion berechnet
ist, welche die Abhängigkeit des Ordinatenmaßstabes von der Ordinatenlänge angibt.
An die Kurvenscheibe 63 wird die Rolle 64 kraftschlüssig angedrückt. Die Rolle 64
ist lose drehbar am Ende einer Stange 66 gelagert, die in einer zur Ordinatenrichtung
parallelen Führung 65 verschiebbar ist. Die Bewegung der Stange 66 wird durch einen
Hebel 67 und eine Lenkerstange 68 auf einen Schieber 69 übertragen, der sich auf
einer zur Stange 26 parallelen Stange 7o bewegt. Mit dem Schieber 69 ist eine zur
Stange ' 70 rechtwinklige Stange 71 verbunden, auf der der Drehpunkt 36 des in Abb.
i erläuterten Hebels 32 verschiebbar und feststellbar ist. Dadurch wird das Übersetzungsverhältnis
entsprechend der durch die Kurvenscheibe 63 festgelegten Vorschrift verändert.
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Abb.6 zeigt das entsprechende Gerät finit einem aus Verzahnungen gebildeten
Summationsgetriebe. Hier überträgt sich die von der- Kurvenscheibe 63 vorgeschriebene
Verstellung der Rolle 64 auf eine in der Ordinatenrichtung verschiebbare Achse 72,
um welche sich ein zwischen zwei Längenverzahnungen 73 und 74 laufendes Zahnrad
75 dreht. Die Stangenverzahnung 73 ist am Schieber 6o angebracht. Demgemäß macht
die Zahnstange 74 die Bewegung des Schiebers 6o mit und erhält außerdem die vom
Gestänge übertragene Berichtigung, so daß von ihr aus die Bewegung auf die Schreibspitze
richtig weiter übertragen wird.
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Der Hebel 67 kann, wie in der zu Abb. 6 gehörigen Nebenabbildung dargestellt,
ebenfalls durch zwei Zahnstangen und ein Zwischenrad ersetzt werden.
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Manche Registriergeräte liefern statt gerader kreisbogenförmige Ordinaten,
wie bei den Ausführungsformen nach den Abb.7 und 8 berücksichtigt,ist. Gemäß Abb.'7
ist eine in einem Halter 76 drehbare Fahrspitze 77 angewendet und der Halter mit
einem bogenförmigen Zahnsegment 78 verbunden, das mit einer auf dem Schieber 27
angebrachten Längenverzahnung 6o in Verbindung steht. Diese Stangenverzahnung kann
gleichartig sein mit derjenigen Stangenverzahnung, welche zur Ausgleichung von Ungleichmäßigkeiten
des Ordinatenmaßstabes dient.
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Das Ausführungsbeispiel nach Abb.8 zeigt in Verbindung mit dem Schieber
27 eine feste Fahrspitze 29 und eine im Bogen geführte Fahrspitze 77; die beiden
Fahrspitzen werden nach Bedarf wechselweise benutzt.
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Die beschriebenen Geräte .eignen sich ebensogut zum, Subtrahieren
wie zum Addieren; ferner können de zuletzt erläuterten Ausführungsformen auch zum
Umformen von Diagrammen mit veränderlichem Maßstab und mit bogenförmigen Ordinaten
in solche mit unveränderlichem Ordinatenmaßstab und mit geraden Ordinaten verwendet
werden. Die Geräte können auch mit Planim@etern vereinigt werden.