DE2619761C3 - Pantograf, insbesondere Feldpantograf - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Pantograf, insbesondere einen Feldpantograf, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zur Kartierung bzw. zeichnerischen Dokumentation von Bauwerken, insbesondere deren Mauerteilen, von Erdschichten, Grabungsfunden, deren Lage im Gelände bzw. Feld u. dgl. Gegenstände zwecks archäologischer Auswertung wird so vorgegangen, daß mit Hilfe einer Bezugsebene oder Bezugslinie unter Verwendung von Meßwerkzeugen und Meßhilfswerkzeugen Meßzahlen gebildet werden, die maßstäblich verkleinert auf eine Zeichenunterlage aufgetragen werden, wobei die entstandenen Punkte miteinander verbunden werden. Diese Kartierungsmethode ist sehr zeitaufwendig, umständlich und erfordert zeichnerisches Geschick. Ferner arbeiten in der Regel Hilfspersonen mit, um den Zeitaufwand in erträglichen Grenzen zu halten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Pantograf, insbesondere einen Feldpantograf zur zeichnerischen Dokumentation von Bauwerken, dessen Teilen, Erdschichten, Grabungsfunden, deren Lage im Feld u. dgl. zu schaffen, mit dem die Kartierung der angeführten Gegenstände ohne Bildung von Meßzahlen auf einfache und schnelle Weise möglich ist.

Die Lösung der Aufgabe ist in dem Kennzeichen des Anspruchs 1 definiert.

Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Lösung sind in den Unteransprüchen 2bis 11 angegeben.

Mit einem Feldpantograf nach dieser Lösung ist es auf einfache und schnelle Weise möglich, die erwähnten Gegenstände zwecks archäologischer Auswertung zu kartieren. Zeichnerische Fähigkeiten der mit dem Gerät arbeitenden Personen sind praktisch nicht örforderlich, denn die Person umfährt, nachdem das Gerät aufgestellt ist, mit dem Fahrstift nur die Umrißlinie und andere für die Auswertung notwendige Konturen des zu kartierenden Gegenstandes, wobei der Zeichenstift Strecken des Fahrstiftes maßstäblich verkleinert auf der Zeichenunterlage gleichsinnig aufträgt. Die zeitraubende und umständliche Bildung von Meßzahlen fällt somit fort Ein weiterer wichtiger Vorteil des Pantograf en nach der Erfindung besteht darin, daß mit ihm in allen Lagen gearbeitet werden kann, d. h. er kann in Horizontal-, Schräg- oder Vertikallage verwendet werden, je nachdem, wie es für die jeweilige Kartierung am bequemsten ist Auch ein Arbeiten über Kopf ist möglich, so daß z. B. stuckverzierte Raumdecken auf einfache Weise kartiert werden können. Der erfindungsgemäße Pantograf bietet ferner die Möglichkeit, im Feld über große Entfernungen zu arbeiten, z. B. kann der Fahrstift auf Entfernungen bis zu 100 m und mehr von der Polachse entfernt werden, um z. B. Lagekartierungen von Gegenständen in relativ großen Feldern anfertigen zu können.

In der nachstehenden Beschreibung ist die Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beispielsweise beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Aufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel eines Pantografen nach der Erfindung,

Fig.2 und 3 Seitenansichten gemäß den Pfeilen Il und UI der Fig. 1,

Fig.4 einen teilweisen, durch die Polachse des Pantografen gelegten Axialschnitt,

F i g. 5 eine vereinfachte Aufsicht auf eine abgeänderte Ausführungsform,

F i g. 6 eine Aufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel,

Fig.7 und 8 Seitenansichten gemäß den Pfeilen VII bzw. VIII der Fig. 6und

Fig.9 einen teilweisen Schnitt nach der Linie IX-IX der F i g. 6.

Das erste Ausführungsbeispiel des vorgeschlagenen Pantografen besteht gemäß F i g. 1 aus einer ebenen Zeichenplatte 1, in deren einem Randbereich ein Gestell 2 mit vorzugsweise vier in einer Ebene liegenden Armen 3, 4, 5 und 6 um eine zur Plattenebene senkrecht stehende, ortsfeste Polachse 7 frei verschwenkbar gelagert ist. Wiederum senkrecht zur Polachse 7 und somit parallel zur Zeichenplatte verläuft eine gedachte Gerade 8, entlang der sich ein von Hand geführter Fahrstift 9 des Pantografen zur Ausführung seiner radialen Bewegungskomponente bewegt. Die beiden Arme 3 und 4 des Gestells 2 erstrecken sich diametral entgegengesetzt von der Polachse 7 aus und im rechten Winkel zu der erwähnten Geraden 8 und tragen an ihrem Außenende je eine frei drehbare Umlenkrolle 10 bo bzw. 11, welche gleichweit von der Polachse entfernt sind. Der dritte Arm 5 des Gestells 2 erstreckt sich in Richtung des Fahrstiftes 9 und trägt an seinem Außenende ein ebenfalls frei drehbares Umlenkrad 12, dem ein in derselben Ebene liegendes, vorzugsweise um h > die Polachse 7 drehbar gelagertes Speicherrad 13 nachgeordnet ist. Das Umlenkrad 12 ist so am Arm 5 hefestiet. daß die durch die Polachse verlaufende Gerade 8 die Lauffläche des Rades 12 tangiert Der vierte Arm 6 des Gestells 2 erstreckt sich entgegengesetzt zum Arm 5 und weist an seinem Außenende eine Führung 14 für einen Zeichenarm 15 auf, wobei am Gestell noch eine weitere, gestrichelt angedeutete Führung 16 für den Zeichenarm vorgesehen ist, so daß dieser parallel zu der Geraden 8 und zusammen mit dem Gestell um die Polachse bewegbar ist Ober eine Halterung 17 ist ein Zeichenstift 18 so am Zeichenarm 15 befestigt, daß er sich in radialer Richtung entlang der Geraden 8 bewegt wie noch erläutert wird.

Am Fahrstift 9 ist ein unter Rückholspannung stehendes Mittelseil 19 lösbar befestigt das entlang der Geraden 8 bis zur Umlenkrolle 12 auf die Polachse 7 zuläuft und dann auf das Speicherrad 13 aufläuft Das Rad 13 treibt ein untersetzendes Zahnstangengetriebe 20 an (Fi g. 4), das aus einem Zahnrad 21 und einer am Zeichenarm 15 befestigten Zahnstange 22 besteht so daß der Zeichenstift 18 radial zur Polachse 7 bewegt wird. Durch die wirksamen Durchmesser des Speicherrades 12 und des Zahnrades 21 ist im dargestellten Fall das Untersetzungsverhältnis und damit der Verkleinerungsmaßstab festgelegt mit dem der Zeichenstift 18 dem Fahrstift 9 in radialer Richtung folgt

Zur Anwendbarkeit anderer Aufzeichnungsmaßstäbe kann das Getriebe 20 auch auswechselbar ausgebildet sein, wobei der Zeichenarm 15 entsprechend verlagert werden muß. Eine andere Möglichkeit zur Erzielung eines anderen Maßstabes besteht darin, daß zusätzlich zum Getriebe 20 ein auf einer verstellbaren Schwinge angeordnetes, entsprechend dem gewünschten Maßstab abgestimmtes Zahnradpaar vorgesehen ist das einerseits mit dem Zahnrad 20 und andererseits mit der Zahnstange 22 kämmt. Bei Änderung des Maßstabes braucht nur das Zahnradpaar ausgetauscht zu werden. Eine weitere Möglichkeit besteht in dem Austausch des Speicherrades 12.

Wie aus F i g. 1 weiter ersichtlich ist greifen am Fahrstift 9 zusätzlich zwei Seitenseile 23 und 24 an, die das Mittelseil 19 zwischen sich einschließen und ebenfalls unter Rückholspannung stehen. Die vom Fahrstift divergent ausgehenden Seitenseile 23 und 24 laufen zunächst je über die jeweilige Umlenkrolle 10 bzw. 11 und dann auf eine gemeinsame, einer Rückholkraft ausgesetzten Vorratsrolle 25 auf, die vorteilhaft auch um die Polachse 7 drehbar gelagert ist. Im dargestellten Beispiel nach den F i g. 1 bis 3 liegen die Seitenseile 23 und 24 in ein und derselben Ebene und laufen von den Umlenkrollen 10 und 11 in bezug auf den vom Fahrstift 9 bis zur Umlenkrolle 12 reichenden Abschnitt des Mittelseiles 19 unter gleichem Winkel alpha (Fig. 1) auf das Mittelseil zu, was durch die entsprechende Positionierung der Umlenkrollen 10 und 11 erreicht ist. Durch diese Führung der Seitenseile in Verbindung mit ihrer zwangsweisen Auf- bzw. Abwicklung von der Rolle 25 ist die Bedingung erfüllt, daß bei einer Längenänderung des durch den Fahrstift bestimmten Radiusvektors beide Seitenseile gleichzeitig um gleiche Strecken nachgeben oder zurückgeholt werden, wodurch sich der Fahrstift entlang der Geraden 8 bewegt. Gleichzeitig wird aber mit den Seitenseilen auch eine winkeltreue Übertragung der Fahrstiftbewegungen auf den Zeichenstift 18 erzielt, wenn der Fahrstift sich zusammen mit dem Gestell 2 um die Polachse 7 bewegt, wobei die Gerade 8 mitverschwenkt gedacht werden muß.

Aus den F i g. 2, 3 und 4 ist deutlich zu erkennen, wie die Seile 19, 23 und 24, die lösbar am Fahrstift

angreifen, an die erwähnte Rückholspannung angeschlossen sind. Unterhalb der Zeichenplatte 1 sind auf entsprechenden koaxialen Wellen 26 und 27 für das Speicherrad 13 bzw. die Vorratsrolle 25 weitere Rollen

28 bzw. 29 starr befestigt. Gemäß F i g. 1 und 2 greift an diesen Rollen ein gemeinsamer Seilzug 30 an, der andererseits über eine lose Rolle 31 läuft, die einer Rückholkraft ausgesetzt ist. Beispielsweise kann die Rückholkraft dadurch erzeugt werden, daß die lose Rolle 31 an einem Ende eines zweiseitigen, z. B. an der Zeichenplatte 1 angelenkten Hebels 32 angreift, während am anderen Hebelende ein Zugfederelement 33 angreift, das ebenfalls an der Platte 1 befestigt ist. Alternativ kann nach F i g. 5 auch so vorgegangen werden, daß am Ende des Arms 6 des Gestells 2 ein Zugfederelement 34 angreift, das mit der Rückholrolle

29 für die Vorratsrolle 25 zusammenarbeitet, wobei ein weiteres Zugfederelement 34 auch für die andere Rückholrolle 28 des Speicherrades 13 vorgesehen sein kann.

F i g. 4 zeigt die beispielsweise Drehlagerung der um die Polachse 7 verschwenkbaren Teile. In einer Lagerbuchse 35 der Zeichenplatte 1 ist ein einen Bund 36 aufweisender hohler Achskörper 37 frei drehbar gelagert und mit einem Klemmring 38 axial gesichert. An dem Achskörper 37 ist oberhalb der Platte 1 das Gestell 2 starr befestigt. In dem Achskörper 37 ist wiederum die Hohlwelle 26 für das unverdrehbar an dieser befestigte Speicherrad 13 drehbar gelagert, und diese Welle 26 trägt auch das die Zahnstange 22 antreibende Zahnrad 21 des Getriebes 20. In der Hohlwelle 26 ist schließlich die Welle 27 frei drehbar gelagert, die oben die Vorratsrolle 25 und unten die Rückholrolle 29 starr befestigt trägt.

Die Führungen 14,16 für den Zeichenarm 15 können Rollenführungen gemäß Fig.4 sein, wobei die Rollen 39, 40 den Zeichenarm 15 führend zwischen sich durchgleiten lassen. Bei entsprechend niedrigem Reibungskoeffizient zwischen den Rollen und dem Zeichenarm können die Rollen auch als unverdrehbare Führungskörper ausgebildet sein.

Ferner können bei großen Pantografen nach der Erfindung die Arme 3 und 4 und evtl. auch der Arm 5 des Gestells 2 geteilt ausgebildet sein, so daß das Gerät zum Transport und bei Nichtbenutzung zusammengelegt werden kann und möglichst wenig Platz beansprucht.

Die Arbeitsweise mit dem Pantograf nach der Erfindung ist folgendermaßen. Es sei angenommen, daß z. B. eine liegende Grabsteinplatte kartografiert werden soll. Der Pantograf wird dann in horizontaler Lage neben der Grabsteinplatte so aufgestellt, daß mit dem Fahrstift 9 bei im wesentlichen horizontalem Verlauf der Seile 19, 23 und 24 gearbeitet werden kann. Nachdem eine Zeichenunterlage auf der Zeichenplatte 1 befestigt und der Fahrstift auf einen Anfangspunkt auf der Grabsteinplatte ausgerichtet ist, wird der Zeichenstift 18 mittels einer geeigneten Aufsetzeinrichtung (nicht gezeigt) auf die Zeichenunterlag abgesenkt wonach dann mit dem Fahrstift von Hand die zu dokumentierenden Merkmale der Grabsteinplatte nachgefahren werden. Mittels der ständig gespannt gehaltenen Seile 19, 23 und 24 werden dabei die Bewegungen des Fahrstiftes gleichsinnig, winkeltreu und im gewünschten Maßstab verkleinert gleichzeitig auf den Zeichenstift übertragen, der eine entsprechende Aufzeichnung auf der Zeichenunterlage bewirkt

Beim Kartieren einer vertikalen Grabungswand wird der Pantograf an einem am oberen Grabungsrand aufzustellenden Winkelträger als Stativ so befestigt, daß die Ebene der Zeichenplatte parallel zur Grabungswand verläuft. Die weitere Benutzung des Pantografen ist wie vorstehend beschrieben.

Ein weiteres Beispiel ist in den F i g. 6 bis 9 dargestellt, bei dem für gleiche Teile die gleichen Bezugsziffern verwendet sind. Der Pantograf nach diesem Beispiel hat den Vorteil, daß er von der Zeichenplatte 1 getrennt und weiter so zusammengelegt werden kann, daß beide

ίο Teile auf engstem Raum gelagert und transportiert werden können.

Ein derartiger Pantograf weist einen mit der Zeichenplatte 1 lösbar verbundenen und an ihr frei verschwenkbar gelagerten Achskörper 41 auf, dessen Längsachse mit der Polachse 7 zusammenfällt. Die Lagerung für den Achskörper besteht z. B. aus einer in der Zeichenplatte 1 befestigten, ein Ende des Achskörpers aufnehmenden Lagerbuchse 42 und aus einem mittels einer Feder 43 belasteten Arretierstift 44, der in eine Ringausnehmung 45 des Achskörperendes einrastet.

Mit dem anderen Ende des Achskörpers 41 ist ein zentrales Trägerglied 46 starr verbunden, und an diesem Glied sind die die Umlenkrollen 10; 11 tragenden Arme 3 bzw. 4 des Gestells 2 angelenkt, wie Fig.6 deutlich zeigt. Die Arme 3 und 4 sind in der in Fig. 6 gezeigten Stellung feststellbar, z. B. durch einen Einrastmechanismus (nicht gezeigt), und in einer zum Gestellarm 5 parallelen Stellung (Lager- und Transportstellung) können sie ebenfalls mechanisch feststellbar sein. Gemäß den Fig.7, 8 und 9 verläuft unterhalb des Trägergliedes 46 der dritte Gestellarm 5, der durch Verbindungsstäbe 47 starr mit dem Trägerglied verbunden ist und einen nach hinten verlängerten Abschnitt 5a aufweist. Das Ende dieses Abschnittes ist über einen Verbindungsstab 48 mit dem zu unterst angeordneten weiteren, den Zeichenarm 15 tragenden Gestellarm 6 starr verbunden, der andererseits am Achskörper 41 befestigt ist (F i g. 7). Auch dieser Aufbau des Gestells 2 gestattet ein freies Mitverschwenken des gesamten Gestells um die Polachse 7 bei Verschwenken des Fahrstiftes 9.

An dem Achskörper 41 sind das Speicherrad 13 und die gemeinsame Vorratsrolle 25 koaxial gelagert, und zwar zwischen den Gestellarmen 5 und 6, wie Fig.9 deutlich zeigt. Der Arm 5 besitzt ein zentrales Loch 49, durch welches mit Spiel die Naben 50 und 51 des Rades 13 bzw. der Rolle 25 ragen, die oberhalb des Armes 5 Zahnräder 52 bzw. 53 tragen. Diese Zahnräder kämmen mit weiteren Zahnrädern 54 und 55 von kompakter Federspannwerken 56 bzw. 57, welche als Rückholeinrichtung für die Seile 19; 23 und 24 des Rades 13 bzw der Rolle 25 dienen und mittels Kurbeln 58 und 59 gespannt werden.

Der Achskörper 41 ist vorteilhaft im Bereich des Gestellannes 6 geteilt ausgebildet so daß das Zahnrad 21 des Maßstabgetriebes 20 auf einfache Weise ausgetauscht werden kann. Das Zahnrad 21 sitzt aul einer Nabe 60, die mittels einer Schraube 61 auf dei

mi Nabe 50 des Speicherrades 13 starr befestigt ist

Mit dem Pantograf nach der Erfindung können somii ohne Bildung von Meßzahlen auf einfache and schnelle Weise insbesondere Gegenstände auf dem Gebiet dei Archäologie einschließlich der Anfertigung von Lage

fas skizzen der Gegenstände im Feld aufgezeichnet werden Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die Aufzeichnunj von Profilen von z. B. Erdwällen, Gräben, Tunnel- um Höhlenquerschnitten sowie andere geologische Erdfor

mationen. Weiterhin ist es auch möglich, relativ kleinräumige Kartierungsarbeiten im Maßstab von 1 :100 bis 1 :1000 im Gelände bzw. Feld zur Ergänzung oder Erstellung von topografischen Karten mit dem erfindungsgemäßen Pantografen durchzuführen.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Pantograf, insbesondere Feldpantograf zur zeichnerischen Dokumentation von Bauwerken, Erdschichten, Grabungsfunden u.dgU um dessen ortsfeste Polachse ein Fährstift und ein ihm im anderenMaßstab folgender Zeichenstift in ebenen Polarkoordmateh bewegbar ist, wobei der Fahrstift zur Ausführung seiner radialen Bewegungskomponente entlang einer auf der Polachse senkrecht stehenden und um diese Achse verschwenkbar gedachten Geraden geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß vom Fährstift (9) ein unter Rückholspannung stehendes und auf die Polachse (7) zulaufendes Mittelseil (19) ausgeht, daß über dieses Seil die Längenänderung des jeweiligen Radiusvektors zwischen Polachse und Fahrstift in eine Radialbewegung eines den Zeichenstift (18) tragenden, um die Polachse verschwenkbaren Zeichenarmes (15) umgesetzt wird, daß vom Fahrstift zusätzlich zwei unter Rückholspannung stehende, das Mittelseil zwischen sich einschließende Seitenseile (23,24) divergent ausgehen und daß über diese Seile die Polarwinkelbewegungen des Fahrstiftes um die Polachse auf den gleichsinnig mitschwenkenden Zeichenarm übertragen werden, wobei beide Seitenseile bei Längenänderung des Radiusvektors gleichzeitig um gleiche Strecken nachgeben oder zurückgeholt werden.

2. Pantograf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein um die Polachse (7) frei verschwenkbares Gestell (2) mit mindestens drei Armen (3, 4,5) vorgesehen ist, von denen sich zwei Arme (3, 4) diametral entgegengesetzt und im rechten Winkel zur erwähnten Geraden (8) erstrekken, während sich der dritte Arm (5) in Richtung zum Fahrstift (9) erstreckt, daß die beiden erstgenannten Arme je mit einer gleichweit von der Polachse (7) entfernt frei drehbar angeordneten Umlenkrolle (10 bzw. 11) für je ein vom Fahrstift ankommendes Seitenseil (23 bzw. 24) versehen sind, daß der dritte Arm eine weitere Umlenkrolle (12) für das vom Fahrstift radial ankommende Mittelseil (19) aufweist, daß vorzugsweise um die Polachse eine gemeinsame Vorratsrolle (25) für beide Seitenseile (23,24) und ein « Speicherrad (13) für das Mittelseil (19) frei drehbar angeordnet und an eine Rückholeinrichtung (28 bis 33) angeschlossen sind und daß der Zeichenarm (15) am verschwenkbaren Gestell (2) vertikal zur Polachse (7) beweglich gelagert und über ein vom so Speicherrad (13) angetriebenes Getriebe (20) antreibbar ist.

3. Pantograf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (20) aus einem auswechselbaren Zahnstangengetriebe (21, 22) besteht, dessen Zahnstange (22) am Zeichenarm (15) befestigt ist.

4. Pantograf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die RückhoJeinrichtung eine auf den Wellen (26, 27) des Speicherrades (13) bzw. der Vorratsrolle (25) starr befestigte Anordnung aus zwei Rollen (28,29) umfaßt, wobei die Rollen durch einen gemeinsamen, über eine einer Rückholkraft ausgesetzte lose Rolle (31) geführten Seilzug (30) miteinander oder wobei die Rollen je mit einer f>^r> Rückholfeder (34) unmittelbar verbunden sind.

5. Pantograf nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Speicherrad (13) austauschbar ist

6. Pantograf nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Getriebe (20) ein auf einer verstellbaren Schwinge befestigtes, austauschbares Zahnradpaar zugeordnet ist

7. Pantograf nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden erstgenannten, die Umlenkrollen (10, 11) tragenden Arme (3 bzw. 4) des Gestells (2) geteilt ausgebildet sind.

8. Pantograf nach mehreren der Ansprüche 2 bis 6 mit einer Zeichenplatte, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell (2) an einem um die Polachse (7) frei verschwenkbaren und mit der Zeichenplatte (1) lösbar verbundenen Achskörper (41) befestigt ist.

9. Pantograf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell (2) ein starr am Achskörper (41) befestigtes zentrales Trägerglied (46) umfaßt, an dem die die Umlen'krollen (10, 11) tragenden Arme (3, 4) feststellbar angelenkt sind und mit dem der dritte Arm (5) des Gestells (2) starr verbunden ist, daß der dritte Arm nach hinten verlängert ausgebildet und mit seinem hinteren Ende mit einem weiteren, den Zeichenarm (15) tragenden, zusätzlich am Achskörper (41) befestigten Arm (6) des Gestells (2) verbunden ist.

10. Pantograf nach Ansprüche oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Speicherrad (13) und die gemeinsame Vorratsrolle (25) koaxial an dem Achskörper (41) drehbar gelagert sind und daß das Rad (13) und die Rolle (25) je mit einem Federspannwerk (56 bzw. 57) als Rückholeinrichtung mechanisch verbunden sind.

11. Pantograf nach einem der Ansprüche 8,9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Achskörper (41) im Bereich des weiteren Gestellarmes (6) geteilt ausgebildet ist.