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Ellipsograph
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Die Erfindung betrifft einen Ellipsographen, also ein Gerät, mit dem
saubere Ellipsen gezeichnet werden können.
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Das Zeichnen eines Kreises in technischen Zeichnungen bereitet keine
Schwierigkeiten, da hierzu ganz einfach ein Zirkel verwendet werden kann. Es ist
jedoch ungleich schwerer, etwa in technischen Zeichnungen eine Ellipse zu zeichnen.
Hierzu sind besondere Verfahren des technischen Zeichnens bzw. der darstellenden
Geometrie und besondere Schablonen bekannt. Wenn besondere Zeichen- oder Konstruktionsverfahren
eingesetzt werden, so ist dies außerordentlich zeitraubend, während im Falle einer
Verwendung von Schablonen nur ganz bestimmte Ellipsen, wie sie der jeweiligen Schablone
genau entsprechen, gezeichnet werden können.
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Es ist eine Anzahl von Geräten bekannt geworden, mit denen unter Verwendung
einer einzigen Vorrichtung eine Ellipse in einer kurzen Zeit gezeichnet werden kann.
Diese Geräte sind jedoch nicht so einfach und zweckentsprechend aufgebaut, daß jedermann
sie ohne weiteres benützen konnte, so wie ein Zirkel zur Zeichnung eines reises.
Eine große Anzahl bekannter Ellipsographen ist groß und umständlich in der Benutzung,
so daß besondere Vorkenntnisse zu ihrer Benutzung notwendig sind.
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Es ist ein Ellipsograph bekannt, der einen Rahmen und im Inneren des
Rahmens zwei kreisförmige Platten aufweist, die auf Nuten
laufen.
Die kombinierte Bewegung dieser kreisförmigen Platten erzeugt die Umfangslinie einer
Ellipse. Dieser Ellipsograph ist an vier Punkten an dem Bereich zu befestigen, auf
dem die Ellipse gezeichnet werden soll, was jedoch erfordert, daß keinerlei Behinderungen
oder Beschränkungen im Zeichnungsbereich vorliegen. Weiterhin baut dieser bekannte
Ellipsograph sehr groß und besitzt einen komplizierten Aufbau.
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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Ellipsographen, der
klein und praktisch ausgebildet ist und mit dem ohne besondere Vorkenntnisse von
Jedermann auf jeder beliebigen Zeichenfläche in kürzester Zeit eine Ellipse gezeichnet
werden kann.
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Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem Patentanspruch 1, vährend
die Unteransprüche vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt haben.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform anhand der Zeichnung.
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Es zeigt Fig. 1 eine Vorderansicht des Hauptkörpers des erfindungsgemaßen
Ellipsographen, Fig. 2 eine Seitenansicht des Hauptkörpers, Fig. 3 eine Draufsicht
auf den Hauptkörper, Fig. 4 in vergrößerter Darstellung und in Draufsicht eine Einzelheit
des Hauptkörpers, Fig. 5 eine Einzelheit der Vorderansicht des Hauptkörpers gemäß
Fig. 1, Fig. 6 eine Einzelheit der Seitenansicht des Hauptkörpers gemäß Fig. 2,
Fig.
7 eine Seitenansicht einer Einzelheit des erfindungsgemäßen Ellipsographen, Fig.
8 einen Schnitt gemäß Linie A-A' in Fig. 7, Fig. 9 eine Seitenansicht einer anderen
Einzelheit des erfindungsgemäßen Ellipsographen, Fig. 10 einen Schnitt gemäß Linie
B-B' in Fig. 9, Fig. 11 eine perspektivische Ansicht einer Halteeinheit des erfindungsgemäßen
Ellipsographen, Fig. 12 eine perspektivische Ansicht einer anderen Halteeinheit
des erfindungsgemäßen Ellipsographen, Fig. 13 eine perspektivische Ansicht des Griffteiles
eines Haltearmes des erfindungsgemäßen Ellipsographen, Fig. 14 eine Seitenansicht
des Lineales und Schreibgerätes des erfindungsgemäßen Ellipsographen, Fig. 15 eine
Draufsicht auf das Lineal gemäß Fig. 14, Fig. 16 eine perspektivische Ansicht zur
Veranschaulichung der Metallverstärkung der Arme des Hauptkörpers, Fig. 17 eine
Seitenansicht eines Teiles des erfindungsgemäßen Ellipsographen in Arbeitsstellung,
Fig. 18 eine zur Ansicht gemäß Fig. 17 alternative Einzelheit, bei der als Schreibgerät
anstelle einer TuschePeder eine Bleistiftmine veruendet ist, Fig. 19 eine perspektivische
Ansicht eines T-förmigen Stiftes oder Nagels zur Ausrichtung des Ellipsographen
ueber dem Mittelpunkt und Fig. 20 eine Draufsicht auf den erfindungsgemä.ßen Ellipsographen
in Arbeitsstellung.
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Der erfindungsgemäße Ellipsograph besteht im wesentlichen aus vier
Einzelteilen: Dem in den Fig. 1 bis 6 veranschaulichten
Hauptkörper,
den in den Fig. 7 bis 12 veranschaulichten Halterungen, dem in den Fig. 16 und 17
veranschaulichten Lineal mit Schreibgerät und dem Stift gemäß Fig. 19.
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Der Hauptkörper gemäß den Fig. 1 bis 6 ist als kreuz ausgebildet und
weist demzufolge vier Arme auf, die nachfolgend als Horizontal arme 1 und Vertikalarme
3 bezeichnet sind, wobei aber selbstverständlich diese Bezeichnungen nur flir eine
bestimmte Stellung des Ellipsographen zutreffen, von der nachfolgend zur Vereinfachung
der Beschreibung ausgegangen wird.
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Jeder der Arme weist Führungsnuten 2 bzw. 4 auf, die im Beispielsfalle
als gleichschenklige, im Querschnitt konisch zulaufende Durchbrüche ausgebildet
sind. Dabei liegt die Verdüngung der FUhrungsnuten oder Pührungsbahnen 2 und 4 gegensinnig,
wie dies aus der Zeichnung ohne weiteres ersichtlich ist und daher keiner veiteren
Erläuterung bedarf. Die Schmalseite der Nuten 2 (vgl. auch Fig. 5) in den Vertikalarmen
1 liegt oben, während die Breitseite unten liegt. Die Schmalseiten der Führungsnuten
4 der Horifontalarme 3 liegt in der aus Fig. 6 ersichtlichen Weise unten, während
die Breitseite oben liegt.
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Die FUhrungsmsten 2 und 4 in den Führungsarmen dienen als Führungsschienen
zur Bevegung von Halterungen gemäß den Fig. 7 bis 12. Abgesehen von der gegensinnigen
Anordnung besteht zwischen den Führungsnuten 2 und 4 der weitere Unterschied, daß
im Falle der Führungsnut 4 eine Einsteckerweiterung 5 vorgesehen ist, die an einem
Ende der Nut 4 sitzt und die Form eines quadratischen Prismas aufweist. Die EinSUhrungserveiterung
dient zur Vereinfachung des Einsetzens der entsprechenden Halterung gemäß Fig. 12
zu ihrer Bewegung in der Nut 4.
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Da die Breitseite der Nut 2 der Zeichenebene benachbart, diejenige
der Nut 4 hingegen von der Zeichenebene abgewandt ist,
ergibt sich
weiterhin eine Öffnung 6 am Schnittpunkt der beiden Nuten bzw. der beiden Arme,
die jedoch verhindert, daß die Halterungen von einer FUhrungsnut in die andere Führungsnut
übertreten können.
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Wenn die Führungsnuten derart gegensinnig in den Armen angeordnet
sind, so können die Halterungen und ein Lineal 21 des Ellipsographen von der Oberseite
her betätigt werden. Die Füße des Hauptkörpers sind als Verlängerungen der Arme
ausgebildet und gleichsinnig über 900 abgebogen, so daß sie in der aus den Fig.
1 und 2 ohne weiteres ersichtlichen Weise die Arme des Hauptkörpers in einer geeigneten
Höhe über der Zeichenebene abstützen. Dabei sind Standspitzen 8 an den Enden der
Füße 7 vorgesehen, welche vermeiden, daß der Ellipsograph sich während des Zeichnens
gegenüber der Zeichenebene verschiebt.
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Die Halterungen bestehen aus FUhrungsschienen 9, konischen Lagerzapfen
12 bzw. 13, Verbindungsstegen zwischen den Schienen 9 und den Lagerzapfen, einer
Lagerschraube (14), deren beide Seiten abgePlacht sind, für einen Haltearm, einer
Schulter 15 zwischen dem Lagerzapfen 12 und der Lagerschraube 14 und einer Lagermutter
16 für den Haltearm, wie dies veiter unten noch näher erläutert wird und in den
Fig. 7 bis 12 näher veranschaulicht ist.
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Die Halterung für den Vertikalarm 1, die in den Fig. 7, 8 und 11 näher
veranschaulicht ist, ist komplizierter aufgebaut als die Halterung für den Horizontalarm
3, die in den Fig. 9, 10 und 12 veranschaulicht ist. Die Schiene 9 an der Unterseite
der Halterung dient zur Halterung, Ausrichtung und Einstellung eines Lineales 21.
Nach der Einstellung des Lineales 21 wird dieses mittels einer Schraube 10 an der
Schiene 9 festgezogen.
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Der Lagerzapfen 12, der in der Führungsnut 2 läuft, ist eine Verlängerung
der Schiene 9 und kann mit dieser einstückig ausgebildet
sein.
Der konische Lagerzapfen 12 ist kegelstumpfförmig ausgebildet, so daß er bei der
Vor- und Zurückbewegung in der Führungsnut 2 um seine Längsachse drehen kann. Der
Verbindungssteg 11 zwischen dem Lagerzapfen 12 und der Schiene 9 vermindert die
Reibung der Schiene 9 an den Armen des Hauptkörpers. An der Oberseite des Lagerzapfens
12 ist ein Gevindeabschnitt oder eine Schraube 14 angeschlossen, welche einen Haltearm
17 am Lagerzapfen 12 und damit. an der Schiene 9 hält.
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Auf beiden Seiten ist die Schraube 14 parallel abgeflacht, so daß
nach dem Aufsetzen des Haltearmes 17 auf die Schraube 14 und damit auf den Lagerzapfen
12 ene kombinierte Bewegung des Haltearmes 17, der Schiene 9 und des Lagerzapfens
12 in Richtung des Lineals 21 erhalten wird. Die Schulter 15 am Ende der Schraube
14 dient zur Abstützung des Haltearmes 17 beim Anziehen der Lagerschraube 16, um
Berührungen mit der Oberfläche des zugehörigen Armes des Hauptkörpers zu vermeiden.
Die Lagerschraube 16 dient zur Lagesicherung des Haltearbes 17 an dem Lagerzapfen
12. Ein Abstandsstück 18 stellt sicher, daß der Lagerarm 17 höher gelagert ist als
die Oberfläche der Arme des Hauptkörpers, so daß keine übermäßige Reibung und kein
Verkanten auftreten kann. Ein Griffteil 19 ist in der in Fig. 13 mit Pfeilen veranschaulichten
Weise drehbeweglich am Haltearm 17 gelagert und dient zur Steuerung der Zeichenbewegung.
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Die in den Horizontalarmen 3 bevegliche Halterung gemäß den Fig. 9,
10 und 12 ist einfacher ausgebildet. Die entsprechende Schiene 9, die Feststellschraube
10 und der Verbindungssteg 11 entsprechen den analogen Bauteilen der Halterung gemäß
Fig. 7, 8 und 11. Der ebenfalls konische Lagerzapfen 13 ist umgekehrt konisch wie
der Lagerzapfen 12 ausgebildet und ist so in der nach unten verjüngten Nut 4 gleitbeweglich
und unverlierbar gehalten. Auch der Lagerzapfen 13 kann in der Führungsnut 4 Drehbevegungen
ausführen. Zum Einstecken des Lagerzapfens 13 in die Führungsnut 4 dient die Einfthrungserveiterung
5 gemäß Fig. 3. Die Öffnung 20 an der Unterseite der Schiene 9
beider
Halterungen 9 dient zum Ablesen der Bemaßung des Lineals 21 beim Einstellen der
Schienen 9.
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Das Lineal 21 und die Schreibgeräte 26 oder 30 gemäß Fig. 14 und 15
oder 17 stellen eine weitere wesentliche Einrichtung des erfindungsgemäßen Ellipsographen
dar. An der Unterseite des Lineals 21 ist eine Maßskala 22 vorgesehen. Am Ende des
Lineals 21 ist eine Halteklemme 23 zur Lagerung des jeweiligen Schreibgerätes vorgesehen,
wobei mittels einer Feststellschraube 25 eine Verspannung eines Lagerfußes 27 des
Schreibgerätes in einer Lagerausnehmung 24 der Klemmhalterung 23 erfolgen kann.
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Als Schreibgerät können Tuschefedern 26 gemäß Fig. 17 oder Bleistiftminen
in Halterungen 30 gemäß Fig. 18 verwendet werden.
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Die Lagerung der unterschiedlichen Schreibgeräte am Lineal ist dabei
stets gleich und von Zirkeln und sonstigem Zeichenbesteck her bekannt, so daß sich
ein näheres Eingehen hierauf erübrigt.
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Zwischen der Klemmhalterung 23 des Lineals und der Spitze des eigentlichen
Schreibgerätes 26 oder 30 ist ein elastisches Zwischenstück 28 eingesetzt, welches
Mulden 29 an den Seiten aufweist, so daß nur ein dünner elastischer Tragsteg Ubrigbleibt.
Diese elastische Abstützung der Schreibwerkzeuge dient zum Ausgleich von Unebenheiten
und dgl. in den elastischen Verformtrngsgrenzen, so daß auch unter widrigen BedinTungen
saubere Linien gezogen werden können. Die Standspitzen 8 und die Spitze des ZeichengerNtes
definieren fünf Punkte auf der Zeichenebene, während eine Ebene durch nur drei Punkte
bestimmt ist, so daß diese elastische Nachgiebigkeit der Zeichenspitze die erforderlichen
Anpassungen ermöglicht. Das Schreibgerät ist in der aus den Fig. 14 und 17 ersichtlichen
Weise zur Innenseite des Lineals hin abgekröpft, so daß die Zeichenstelle und die
Halterung mit der Schiene 9 zur Bestimmung der kleinen Halbachse der Ellipse in
vertikale Fluchtung übereinander gebracht werden können.
Daher
kann die kleine Halbachse der Ellipse vom Wert Null aus kontinuierlich eingestellt
werden. Diese Abkröpfung des Zeichengerätes nach innen erleichtert darüberhinaus
die elastische Abstützung des Schreibwerkzeuges in der weiter oben geschilderten
Weise.
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Hinsichtlich der Lagerung des Lineals mit dem Schreibgerät an dem
Hauptkörper wird auf Fig. 17 versriesen. Wenn die Arme des Hauptkörpers aus Metall
oder Metallguß bestehen, so dürften die auftretenden Belastungen ohne weiteres aufgefangen
werden können. Im Falle einer Herstellung des Hauptkörpers aus kunst~ stoff kann
im Bedarfsfall eine Verstärkung durch Metalleinsätze 31 erfolgen, wie sie in Fig.
16 veranschaulicht sind.
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Die Metall einsätze 31 können in einem Arbeitsgang eingegossen werden.
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Der Stift 32 gemäß Fig. 19 dient zur Ausrichtung des Ellipsographen
gegenüber dem Mittelpunkt des Zeichenbereichs. Der Stift 32 ist als T-förmiger Nagel
ausgebildet und dient lediglich zur Positionierung des Ellipsographen, wonach er
vor dem Zeichnen der Ellipse aus der hierfür vorgesehenen Einstecköffnung 6, an
der sich die beiden FUhrungsnuten kreuzen, herausgenommen wird.
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In Benutzung werden zunächst der Lagerzapfen 13 der Halterung gemän
Fig. 9, 10 und 12 durch die Einführerweiterung 5 hindurch in die tthrungsnut 4 des
horizontalen Hauptarmes 3 und der Lagerzapfen 12 der Halterung gemäß Fig. 7, 8 und
11 in die Euhrungsnut 2 der Vertikalarme 1 eingesetzt, wobei die Einführung des
Lagerzapfens 12 von der Bodenseite her erfolgt und der Haltearm 17 über die Schraube
14 und die Mutter 16 von der Oberseite her daran befestigt werden. Danach wird das
Lineal 21 gemäß Fig. 14 und 15 durch die Schienen 9 gesteckt, bis zu einer Lage,
wie sie beispielsweise aus Fig. 20 hervorgeht. Danach werden die Feststellschrauben
10 der Schienen 9
angezogen. Anschließend kann das Schreibgerät
26 oder 30 in die Klemmhalterung 23 des Lineals eingesteckt und über die Feststellschraube
25 befestigt werden, wobei die Befestigung in der erläuterten Weise so erfolgt,
daß die Abkröpfung des Schreibgerätes in Richtung auf die Linealmitte hin liegt,
wie dies in den Fig. 14 und 17 veranschaulicht ist.
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Zum Zeichnen der Ellipse ist lediglich erforderlich, die Länge der
großen und kleinen Halbachse der Ellipse zu kennen. Die Halterung mit dem Lagerzapfen
13, welche dem Schreibgerät bei eingestecktem Lineal 21 näherliegt, dient zur Einstellung
der Länge der kleinen Achse, während die Halterung mit dem Lagerbolzen 16 zur Einstellung
der Länge der großen Achse dient.
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Wenn beispielsweise eine Ellipse mit einer großen Achse von 55 mm
(a = 55 mm) und mit einer kleinen Achse von 22 mm (b = 22 mm) gezeichnet werden
soll, so wird zunächst der Lage zapfen 16 in der Nut 2 des Vertikalarmes bei der
Markierung des Lineales 21 für 55 mm festgezogen, während entsprechend der lagerzapfen
13 in der Nut 4 des Horizontalarmes 3 des Hauptkdrpers bei 22 mm gemäß Maßskala
des Lineal es 21 befestigt wird. Dann wird der Ellipsograph in der aus Fig. 20 ersichtlichen
Weise auf das Papier aufgesetzt und wird mittels des Griffteiles 19 des Tragarmes
17 das Schreibgerät im Uhrzeigersinn einmal voll gedreht, bis es in die AnPangsstellung
zurückgelangt, wobei für Linkshänder selbstverständlich auch eine gegensinnige Drehrichtung
möglich ist. Wenn die Richtungen der Achsen und der Mittelpunkt der Ellipse nach
den Einstellungen des Ellipsographen festgelegt werden, so kann dieser mittels des
Stiftes 32 auf den Mittelpunkt ausgerichtet und mittels der Standspitzen 8 entsprechend
der Richtung der Ellipsenachsen aufgesetzt werden. Im Bedarfsfalle kann zunächst
eine irgendwie liegende Ellipse auf ein besonderes Blatt vorgezeichnet, die Ellipse
dann in der für die Hauptzeichnung gewünschen Lage durch Anschauung bestimmt werden
und kann anschließend das entsprechende lagerichtige AuPsetzen des Ellipsographen
erfolgen,
um dann in der Hauptzeichnung die Ellipse sofort im Original lagerichtig zeichnen
zu können.
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Bei dem Zeichenvorgang laufen die Lagerzapfen 13 und 16 in den entsprechenden
Führungsnuten 4 und 2 und drehen dabei in den Nuten je nach der momentanen Richtung
des Lineals gegenüber den Armen des Kreuzes des Hauptkörpers. Durch eine volle Drehung
des Griffteiles 19, das seinerseits drehbeweglich am Haltearm 17 befestigt ist,
kann somit eine vollständige Ellipse gezeichnet werden.