DE625448C - Geraet zum Zeichnen von Kurven - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Zeichnen von Kurven, wie Sinusoiden, Zykloiden u.dgl., das aus einem Ellipsenzeichner bekannter Bauart und einer Vorrichtung zum Bewegen des Ellipsenzeichners längs einer Führung besteht. Der Ellipsenzeichner und die Führung sind durch die Bewegungsübertragung in der Weise zwangsläufig miteinander verbunden, daß die Bewegung in Richtung einer der Ellipsenachsen der Umlaufbewegung der Kurbeln des Ellipsenzeichners proportional ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.

ig Es zeigen: Fig. 1 die geometrische Konstruktion der Ellipse, nach der die Vorrichtung arbeitet, Fig. 2 die Vorrichtung in Anwendung als Ellipsenzeichner in Draufsicht, Fig. 3 einen Einzelteil, der am Kreuzungspunkt beider Stangen angeordnet ist, Fig. 4 eine der Kurbeln in Draufsicht und lotrechtem Längsschnitt, Fig. 5 in Draufsicht die Vorrichtung in Anwendung zum Zeichnen einer Sinuslinie, Fig. 6 in Draufsicht und lotrechtem Längsschnitt eine abgeänderte Ausführungsform der Kurbeln, mittels welcher eine archimedische Spirale beschrieben werden kann, und Fig. 7 in Draufsicht die Anwendung der Vorrichtung als Teilvorrichtung.

Zunächst sei die an sich bekannte Vorrichtung in Anwendung als Ellipsenzeichner beschrieben. Es ist die geometrische Konstruktion einer Ellipse bekannt, bei der (Fig. i) zwei Kreise mit gemeinsamem Mittelpunkt 0 und Halbmessern α und b, die gleich den Halbachsen der zu konstruierenden Ellipse sind, gezeichnet werden, worauf man einen beliebigen Strahl ρ zeichnet, der die Kreise mit den Halbmessern α und b in den Punkten M und N schneidet, und schließlich den Schnittpunkt P der Geraden A-A und B-B bestimmt, die die Punkte M, N auf die zueinander senkrechten, durch O gehenden Achsen χ und ν projizieren. Der Punkt P ist ein Punkt der gesuchten Ellipse. Wenn φ den Winkel zwischen Strahl ρ und Achse χ bezeichnet, so ist χ = a' cos φ und y = b · sin φ. Dies sind die Parametergleichungen der Ellipse mit den Halbachsen a, b.

Die Vorrichtung besitzt (Fig. 2) zwei Paare von Kurbeln 1, 1 und 2, 2, deren Drehachsen 1' bzw. 2' parallel und paarweise in zwei zueinander senkrechten Ebenen liegen, deren Projektionen im Grundriß die zueinander senkrechten, sich in O schneidenden Achsen χ und y bestimmen. Die Drehachsen" der Kurbeln sitzen ortsfest auf einem Gestell, das z. B. durch eine Tragplatte 3 gebildet wird. Um die Parallelität der verschiedenen Kurbeln bei ihrer Drehung aufrechtzuerhalten, ist jede ihrer Drehachsen mit einem Zahnrad 1" bzw. 2" versehen, und alle

diese untereinander gleichen Zahnräder kämmen mit einem -Zahnkranz 4, der drehbar auf der Tragplatte 3 gelagert ist. Die Kurbelpaare ι, ι bzw. 2, 2 sind mit Kurbelzapfen i^a bzw. 2^b versehen, die in radialer Richtung verstellbar sind und an denen einander kreuzende Stangen 5, 6 angelenkt sind. Beide Kurbelzapfen i° liegen im gleichen Abstand von den Drehachsen 1' der Kurbeln 1, ebenso liegen die Kurbelzapfen 2^b im gleichen Abstand von den Drehachsen 2' der Kurbeln 2. Auf den Stangen 5, 6, die natürlich in verschiedenen Ebenen liegen, damit sie während der Verstellung sich nicht gegenseitig stören, 15" ist am Kreuzungspunkt ein Teil 7 befestigt, der gleichzeitig auf beiden Stangen 5, 6 gleiten kann.

Die Kurbeln 1, 2 besitzen die Form von Gabeln, wie Fig. 4, die eine der Kurbeln 2 darstellt, zeigt. Zwischen beiden Schenkeln der Gabel ist eine drehbare Schraube 8 mittels Endzapfen 8' und 8" einerseits am Boden der Gabel und andererseits in einem das Gabelende abschließenden Querstück 9 gelagert. Mit der Schraube 8, die mittels eines am Ende befestigten Drehknopfes 8^e betätigt werden kann, steht der Fortsatz-10 des Kurbelzapfens 2⁶ in Eingriff, an dem die Stange 6 angelenkt ist. Auf diese Weise kann dieser Zapfen radial entlang der Kurbel verstellt werden, um von der Drehachse dieser Kurbel einen vorher bestimmten Abstand zu haben oder gegebenenfalls mit dieser Achse zusammenzufallen. Eine auf einem Schenkel der Kurbel eingravierte Teilung 11 und ein am Zapfen befestigter Zeiger 12 ermöglichen die' genaue Einstellung der Zapfen gegenüber der Drehachse der Kurbel.· Die Kurbel 2, die sich mit ihrem Randteil 13 auf der Tragplatte 3 abstützt, ist mit ihrer Achse 2' drelibar in einer passenden Bohrung dieser Platte gelagert, unterhalb-welcher auf einer Verlängerung der Achse 2' das Zahnrad 2" aufgekeilt ist, das mit dem Zahnkranz 4 kämmt. Der auf den Stangen 5, 6 gleitbar befestigte Kreuzungsteil 7 besteht vorzugsweise aus einer Muffe mit geschlossenem Boden (Fig. 3), in deren Mantelteil in verschiedener Höhe zwei Paare von Bohrungen vorgesehen sind, durch welche die Stangen hindurchtreten.

Die Anwendungs- und Arbeitsweise der Vorrichtung ist folgende:

Es sei angenommen, daß die Kurbelzapfen i^a der Kurbeln 1 in der Entfernung α von -der -Drehachse 1' dieser Kurbeln, die Kurbelzapfen 2^b der Kurbeln 2 in der Entfernung b von der Drehachse 2' der entsprechenden Kurbeln liegen. Wenn sich die vier Kurbeln unter Aufrechterhaltung ihrer parallelen Lage drehen, so bewegen sich die Stangen 5, 6, die den Geraden A-A und B-B der Fig. 1 entsprechen, parallel zu sich selbst, und jeder Punkt dieser Stangen beschreibt einen Kreis mit dem Halbmesser α bzw. b. Der Kreuzungspunkt P der Stangen beschreibt daher eine Ellipse e mit den Halbachsen a, b. Jeder Punkt des Kreuzungsteiles 7, der während der ganzen Verstellung entlang den Stangen 5, 6 eine unveränderte Stellung gegenüber dem Kreuzungspunkt P einnimmt, beschreibt somit die gewollte Ellipse. Wenn daher auf dem Gewindebolzen 7'.des Teiles 7 ein mit einer Zeichenspitze versehener Arm befestigt wird, so zeichnet diese Spitze auf der Zeichenebene die gewollte Ellipse auf. Wenn auf dem Arm statt dieser Spitze ein Arbeitswerkzeug, z. B. ein Fräser, befestigt wird, kann es auf einem Werkstück die Ellipse zur Darstellung bringen.

Durch Ändern der Kurbelhalbmesser a, b kann man verschiedene Ellipsen erhalten. Wenn a = b, so zeichnet die Vorrichtung einen Kreis mit dem Halbmesser r = a = b auf.

Wenn α irgendeinen Wert erhält und b = 0, ■ d. h. wenn man die Zapfen 2*> in Übereinstimmung mit der Drehachse 2' der Kurbeln 2 bringt (Fig. 5) und ferner der gesamten Vorrichtung eine Bewegung in Richtung der Achse 3; derart erteilt, daß die Vorrichtung zürn Drehwinkel φ der Kurbeln proportionale Strecken beschreibt, so beschreibt die mit dem Kreuzungsteil 7 verbundene Zeichenspitze eine Kurve mit der Gleichung χ — <a · sin φ, d. i. eine Sinuslinie s.

Zur Erzielung einer solchen Bewegung kann die Vorrichtung beispielsweise mittels eines mit der Platte 3 verbundenen Gleitstückes 3' entlang einer ortsfesten, zur Achse y parallelen Führung geführt werden, während das Zahnrad 2" einer der Kurbeln 2 oder auch ein anderes auf der gleichen Drehachse 2' aufgekeiltes Zahnrad von geeignetem Durchmesser mit einer Zahnstange 14' in Eingriff steht, die an der Führung 14 befestigt oder unmittelbar in dieselbe eingeschnitten ist.

Durch Verändern von α wird die Amplitude der Sinuslinie geändert; durch Verändern des Durchmessers des mit der Zahnstange 14' 1x0 kämmenden Zahnrades wird der Wellenabstand der Sinuslinie geändert. Durch Verstellen der gesamten Vorrichtung in Richtung der Achse y können gegeneinander versetzte Sinuslinien von irgendwelcher Form gezeichnet werden.

Die Querbewegung der Vorrichtung kann anstatt mittels einer Zahnstange 14' und eines an der Achse 2' befestigten Zahnrades auch mittels einer Schnur erzielt werden, die in iner der Rillen einer auf der Drehachse 2' aufgekeilten Rillenscheibe aufgewickelt ist, an

ihren Enden in Spannung gehalten wird und parallel zur Achse y angeordnet ist.

Wenn bei der Vorrichtung nach Fig. 5 die Zapfen 2^b der Kurbeln 2 von den Drehachsen 2' im gleichen Abstand wie die Zapfen i^a von der Achse 1' angeordnet sind, d. h. wenn man a = b macht, kann man Zykloiden zeichnen, bei denen der Halbmesser des Rollkreises ?- = iz=&. Wenn a=b>r, erhält man verlängerte Zykloiden; wenn Of=Kr, ergeben sich verkürzte Zykloiden. Wenn schließlich a 4= &Φ r, erhält man eine unendliche Anzahl verschiedener Kurven, deren allgemeine, auf die Achsen bezogene Gleichung ist: _r = a—a · cos φ, γ = τ·φ — b · sin φ. · Die Vorrichtung kann auch zum Zeichnen der archimedischen Spirale mit der Gleichung r = c · φ, wobei c eine Konstante ist, verwendet werden.

Zu diesem Zwecke muß der Halbmesser aller Kurbeln sich proportional mit dem Drehwinkel ς? ändern. Hierzu können die Kurbeln die abgeänderte Form nach Fig. 6 erhalten, bei welcher auf der Schraube 8 ein Kegelrad 15 aufgekeilt ist, das mit einem zweiten Kegelrad 16 kämmt, das auf der Drehachse der Kurbel festsitzt, und zwar gleichachsig zu dieser Achse. Während der Drehung der Kurbeln dreht sich das entsprechende, mit dem Zahnrad 16 kämmende Zahnrad 15 und verdreht die Schraube 8, so daß der Zapfen der betreffenden Kurbel sich proportional zum Drehwinkel der Kurbeln verschiebt. Die am Kreuzungsteil 7 sitzende Zeichenspitze zeichnet somit eine archimedische Spirale auf. Während dieser Tätigkeit muß selbstverständlich die Tragplatte 3 in Ruhestellung gehalten werden.

Die Vorrichtung kann vorzugsweise mit einer Teilvorrichtung gemäß Fig. 7 versehen sein. Diese besitzt ein auf der Zeichenebene aufliegendes Verlängerungsstück 17, das an der Tragplatte 3 abnehmbar befestigt ist. Das Zahnrad 2" einer der Kurbeln kämmt mit einem gleichartigen Zahnrad 18, das auf einer lotrechten Welle 19 aufgekeilt ist. Diese wird vom Verlängerungsstück 17 getragen und ist mit einem Kegelrad 20 versehen, das mit einem gleichartigen Kegelrad 21 kämmt, welches auf der Welle einer Teiltrommel 22 sitzt. Die Oberfläche der Trommel ist entsprechend einer Mehrzahl von Leitlinien mit mehreren verschiedenartigen Teilungen 22', 22" usw. versehen, die die betreffende Leitlinie in eine bestimmte Anzahl gleicher Teile unterteilt. Jede dieser Teilungen kann durch einen Schlitz 23' hindurch sowie gegenüber einem Zeiger 23" eines Schiebers 23 abgelesen werden, der in axialer Richtung verschiebbar und mit einem weiteren Zeiger.23'" versehen ist. Dieser spielt gegenüber einem ortsfesten Maßstab 24, um'die Zahl der Unterteilungen der im Schlitz gerade sichtbaren Teilung anzuzeigen.

Während die Ellipse gezeichnet wird, dreht sich die Trommel 22, und die Unterteilungen der gewählten Teilung wandern nacheinander ' am Zeiger 23" vorbei, so daß auf der Kurve, die gerade gezeichnet wird, die entsprechenden Unterteilungen markiert werden können.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Gerät zum Zeichnen von Kurven, wie Sinusoiden, Zykloiden u. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß ein Ellipsenzeichner bestimmter Bauart, bei dem im Schnittpunkt der Verbindungsstangen zweier rechtwinklig zueinander angeordneter und mit gleicher Winkelgeschwindigkeit angetriebener Parallelkurbelgetriebe ein Zeichenstift mittels eines Kreuzschlittens geführt ist, an einer ortsfesten Führung entlang in Richtung einer seiner Achsen verhältnisgleich zur Drehbewegung seiner Kurbeln verschiebbar geführt ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ellipsenzeichner mit Hilfe eines an seiner Tragplatte (3) befestigten Gleitstücks (3') längs der ortsfesten Führung (14) verschiebbar angeordnet ist, während die Bewegungsübertragung durch ein auswechselbares, mit einer der Kurbeln verbundenes Zahnrad erfolgt, welches mit einer an der genannten Führung angebrachten Verzahnung (14') in Eingriff ist.

3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gabelförmigen Kurbeln (1, 2) mit je einer Schraubenspindel (8) ausgerüstet sind, welche mit dem Zapfen (i^ß, 2^b) der zugehörigen Kurbel im Eingriff steht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen