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"Gewichtsausgleichseinrichtung für die Lineale einer Zeichenmaschin"
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Die Erfindung betrifft eine Gewichtsausgleichseinrichtung für die
Lineale einer Zeichenmaschine mit Universal-Parallel-Lineal, bei welcher das Lineal
auf einem schrägstellbaren Zeichenbrett relativ zu einem nicht drehbar-en Teil des
Zeichenkopfes frei drehbar ist. Durch den Gewichtsausgleich wird das Lineal in einem
stabilen, statischen Zustand gehalten und schwingt auch bei einer Neigung des Zeichenbrettes
nicht schnell in Richtung der Fallinie.
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Vorrichtungen zum Gewichtsausgleich für die Lineale einer Zeichenmaschine
sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Sie werden grob unterteilt in Vorrichtungen
mit Ausgleichsgewichten und solchen mit Exzenternocken. Das System mit Ausgleichsgewichten
funktioniert derart, daß man die Masse des Ausgleichsgewichts auf ein mit dem Lineal
(den Linealen) fest verbundenes Teil in einer Richtung wirken läßt, die der Drehung
des Lineals in Fallrichtung entgegengesetzt ist. Das Lineal wird also durch die
Wirkung des Ausgleichsgewichts ausbalanciert. Die Gewichtsausgleichseinrichtung
dieses Systems ist offenbart in folgenden Veröffentlichungen.
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JA-GM 47-9478 JA-PS 57-47040 JA-PS 57-49399 JA-PS 58-4640 Andererseits
ist die Gewichtsausgleichseinrichtung mit Exzenternocken so ausgestaltet, daß eine
Feder auf einen Exzenternocken wirkt, der mit dem Lineal verbunden ist. Dadurch
wird ein Drehmoment am Exzenternocken infolge der Rückstellkraft der Feder erzeugt
und zwar in einer Richtung, die genau entgegengesetzt zur durch das Eigengewicht
der Lineale erzeugten Drehrichtung liegt, um
die Lineale im Gleichgewicht
zu halten. Vorstehende Gewichtsausgleichseinrichtung ist enthalten in der Veröffentlichung
JA-GM 52-28605.
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Die Gewichtsausgleichseinrichtung mit Ausgleichsgewichten hat Nachteile.
Aufgrund der Verwendung eines Ausgleichsgewichts wird z. B. das Gesamtgewicht besonders
groß. Außerdem wird die Drehung der Lineale bedingt durch die Trägheitskraft des
Ausgleichsgewichts erschwert. Das System mit Exzenternocken hat ebenfalls Nachteile.
Beispielsweise entstehen im Kontaktbereich der Feder und des Nockens Reibungskräfte,
wodurch die Drehung der Lineale von Hand erschwert wird.
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Eine erste Aufgabe der Erfindung ist es, eine Gewichtsausgleichseinrichtung
anzugeben, die ohne Ausgleichsgewicht und ohne Exzenternocken arbeitet. Das Lineal
wird hier daaurch in einem Gleichgewichtszustand gehalten, daß man ein Federelement
an ein rotierendes Teil ankoppelt, welches mit dem Lineal fest verblockt ist und
sich dreht, sobald sich das Lineal dreht. Dadurch wird erreicht, daß das Lineal
schon durch eine leichte Handbetätigung gedreht werden kann.
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Eine weitere Aufgabe vorliegender Erfindung besteht darin zu erreichen,
daß die für den Gewichtsausgleich bestimmte Feder, welche am exzentrischen Bereich
eines Drehteils angeschlossen ist, welches seinerseits wiederum an den Linealträger
angekoppelt ist, sich selbst dann nicht mit dem Drehteil verhakt, wenn der Linealträger
um mehr als 360° gedreht wird. Damit kann erreicht werden, daß das Lineal sich nicht
nur über einen Bereich von 3600 hinaus drehen, sondern auch über einen Bereich von
3600 hinaus im Gleichgewicht gehalten werden kann.
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Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist bei einer Gewichtsausgleichseinrichtung
gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß ein zweites Drehteilund eine Feder vorgesehen
sind, daß sich das zweite Drehteil durch Verblockung mit der Spindel dreht, daß
ein Ende der Feder in einer Auslöseebene mit einem
exzentrischen
Bereich des zweiten Drehteils und das andere Ende der Feder mit der Grundplatte
verbunden ist, daß durch die Feder am zweiten Drehteil ein Drehmoment angreift,
welches das am zweiten Drehteil aufgrund des Eigengewichts der Lineale angreifende
Drehmoment praktisch ausgleicht, und daß während einer Drehung des zweiten Drehteils
um 3600 das eine Ende der Feder sich nur in der Auslöseebene des zweiten Drehteils
verschiebt und die Feder sich somit nicht mit dem zweiten Drehteil verhakt.
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Vorteilhafterweise ist das zweite Drehteil als Zylinder ausgeführt
und mit seiner äußeren Umfangsfläche drehbar in der Grundplaite gelagert und ist
ein Ende der Feder in einer Auslöseebene mit einem exzentrischen Bereich des zweiten
Drehteils verbunden.
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Besonders zweckmäßig ist es, wenn das zweite Drehteil ein Element
aufweist, das aus der Drehebene des zweiten Drehteils in eine dazu parallel liegende
Auslöseebene ragt, und wenn der Seilzug der Feder in dieser Auslöseebene an diesem
Element, vorzugsweise schwenkbar, befestigt ist.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigt Fig. 1 einen Zeichenkopf im Querschnitt,
Fig. 2 einen Zeichenkopf, bei dem eine Abdeckung entfernt ist, im Aufriß, Fig. 3
eine Zeichenmaschine mit Universal-Parallel-Lineal in Draufsicht, Fig. 4 einen wesentlichen
Teil der Ausgleichseinrichtung im Querschnitt,
Fig. 5 einen Querschnitt
entlang der Linie A-A in Fig. 4, Fig. 6 einen Querschnitt eines anderen Ausführungsbeispiels
vorliegender Erfindung und Fig. 7 eine das Funktionsprinzip erläuternde Darstellung.
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Der Aufbau vorliegender Erfindung soll detailliert beschrieben werden
unter Zuhilfenahme eines Ausführungsbeispiels, welches durch die beiliegenden Figuren
erläutert wird.
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In Fig. 2 ist ein Zeichenbrett 2 dargestellt, welches am Halterahmen
eines (nicht gezeichneten) Stativs befestigt ist, ausgestattet mit der Möglichkeit
der Schrägstellung in der Weise, daß es bei einem jeweils gewünschten Neigungswinkel
zwischen der Horizontalen und Vertikalen arretiert werden kann. Eine Horizontal
schiene 4 ist an der Oberkante des Zeichenbretts 2 angebracht. Ein Horizontal läufer
6 ist auf der Horizontalschiene 4 verschiebbar montiert. Das obere Ende der Vertikalschiene
8 ist mit dem Horizontal läufer 6 verbunden, während das untere Ende der Vertikalschiene
8 auf dem Zeichenbrett 2 mit Hilfe einer endseitigen Rolle abgestützt ist, um verschiebbar
zu sein. Ein Vertikal läufer 12 ist auf der Vertikalschiene 8 verschiebbar angebracht.
Eine Grundplatte 18 des Zeichenkopfes 16 ist mittels eines bekannten Doppelscharniers
14 mit dem Vertikal läufer 12 verbunden. Ein rohrförmiges Teil 20 - einem Pfeifenkopf
ähnlich - ist mittels einer Schraubenmutter an einem rohrförmigen Bereich der Grundplatte
18 befestigt. Eine rohrförmige Spindel 22 ist drehbar an die Innenfläche des rohrförmigen
Teils 20 angepaßt. Eine Befestigungsplatte 24 ist an dem oberen Bereich der Spindel
22 angebracht. Ein Handgriff 26 ist an der Befestigungsplatte 24 befestigt. Ein
Linealträger 28 ist am Flanschrand der Spindel 22 befestigt. Lineale 30, 32 sind
am Linealträger 28 fixiert. Ein Halterohrstück 34 ist an der Befestigungsplatte
24 montiert. Seine Außenfläche ist drehbar einem ersten Drehteil 36 eingepaßt, an
dem
eine gezahnte Riemenscheibe 36a für einen Steuerriemen 56 befestigt
ist. Am Seitenrand des ersten Drehteils 36 befindet sich eine Gewindebohrung. Das
erste Drehteil 36 selbst ist am ialterohrstück 34 mittels einer Madenschraube 38
befestigt, die durch die Gewindebohrung geführt wird. Ein zweites Drehteil 40 umfaßt
einen oberen Zylinder 40a und einen unteren Zylinder 40b (val. Fig. 5). Die Zylinder
40a, 40b sind mittels Schrauben 11, 43 miteinander ver bunden. Mitten durch das
zweite Drehteil 40 hindurch erstreckt sich diametral eine Vorschubspindel 42. Auf
die Vorschubspindel 42 ist ein Einstell-Ring 44 aufgeschraubt. Ein Innenring eines
Kugellagers 46 ist angepaßt an und fixiert in einer Hohlrille, welche am äußeren
Bereich des zweiten Drehteils 40 ausgebildet ist. Ein Außenring des Kugellagers
46 ist an die Innenwandfläche eines an der Grundplatte 18 ausgebildeten Loches angepaßt
und darin gehalten. Am unteren Zylinder 40b sind gekrümmte Führungsflächen 47, 48
paarweise ausgebildet.
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Ein bogenför",iqes Teil eines Elements 50 ist drehbar in eine Nut
des Einsteli-Rigs 44 eingepaßt und den Führungsflächen 47, 48 gegenüberstehend anqeordnet.
Die Führungsflächen 47, 48 vermeiden das Flerausfallen des Elements 50 aufgrund
seines Eigengewichts. Ein Längsschlitz 52 ist im Boden des Zylinders 40b parallel
zur Vorschubspindel 42 ausgebildet. Ein Ansatz des Elements 50 ist im Längsschlitz
52 entlang des Längsschlitzes 52 verschiebbar angebracht. Der Ansatz des Elements
50 liegt in einer Auslöseebene des (unterhalb des) zweiten Drehteils 40. Ein Anschlußstück
54a, welches mit einem Ende eines Seilzugs 54 aus biegsamem Draht verbunden ist,
ist arn Ansatz des Elements 50 schwenkbar befestigt. Am Außenrand des zweiten Drehteils
40 ist eine gezahnte Riemenscheibe 40c für den Steuerriemen 56 ausgebildet, der
zwischen den Riemenscheiben 40c und 36a gespannt ist. Eine Feder 58 (Schraubenfeder)
ist mit dem einen Ende auf der Grundplatte 18 fest mit einer Schraube 60 und am
anderen Ende mit dem Seilzug 54 verbunden. Zwei Seilführungsrollen 62, 64 sind drehbar
an der Grundplatte 18 gelagert. Eine Spannrolle 66 für den Steuerriemen 56 ist drehbar
an einem an der Grundplatte 18 fixierten Träger
gelagert. Es wird
angenommen, daß das Anschlußstück 54a bzw. ein Ende des Seilzugs 54 vom Element
50 gelöst ist und in eine Position E gebracht wird, in der es durch die Seilführungs-Rollen
62, 64 gehalten wird. Der Ausgangszustand der Schraubenfeder 58 ist dann so, daß
die durch die Feder 58 hervorgerufene Seilzugspannung gerade Null wird. Es wird
eine Schraubenfeder 58 mit einer Federkonstante verwendet, die auf das am Drehteil
36 aufgrund der Eigengewichte der Lineale 30, 32, des Linealträgers 28 u. dgl.
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auftretende Drehmoment ausgelegt ist. Im übriqen kann die Riemenscheibe
36a mit dem Lineal träger 28 gekoppelt sein. Der Zeichenkopf 16 ist so konstruiert.;
daß er bei einer beliebig vorgegebenen Position des schräg gestellten Zeichenbretts
2 mit Hilfe einer bekannten Vorrichtung (nicht abgebildet), die den Zeichenkopf
16 im indifferenten Gleichgewicht halten kann, bewegungslos bleibt.
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Die Funktionsweise vorliegenden Ausführungsbeispiels soll im folgenden
beschrieben werden.
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In dem Zustand, in welchem sich das Zeichenbrett 2 in einer vorgegebenen
Schrägstellung befindet und der Linealträger 28 frei drehbar gegenüber der Grundplatte
18 ist, wird durch das Eigengewicht des Linealträgers 28 und der Lineale 30, 32
ein Drehmoment T um die Spindel 22 am ersten Drehteil 36 erzeugt. Die Größen des
Drehmoments T und eines weiteren Drehmoments T', welches am zweiten Drehteil 40
aufqrund der Rückstellkraft der Schraubenfeder 58 wirkt, werden auf ein und denselben
Wert und entgegengesetzte Wirkungsrichtung eingestellt. Folglich kann der Linealträger
28 sich nicht plötzlich aut dem schräggestellten Zeichenbrett 2 gegenuL>er der
Grundplatte 18 drehen. Der Linealträger 28 kann durch Drehen des Handgriffs 26 um
3600 gedreht werden. Deshalb können diP Lineal 30, 32 jeden beliebigen Winkel gPgPntibPr
dPr GrundnlattP 18 dps Z»ichPnkopfPs 16 einnehmen und verharren in einm stabilen.
hewequngslosPn Zustand, auch
wenn der Handgriff 26 losgelassen wird.
Wenn das zweite Drehteil 40 so gedreht wird wie die Lineale 30, 32 sich drehen,
so verhält sich das aufgrund der Schraubenfeder 58 am zweiten Drehteil 40 erzeugte
Drehmoment T' entsprechend der in Fig. 7 gezeigten Sinuskurve. Selbst dann, wenn
das zweite Drehteil 40 sich um mehr als 3600 dreht, verhakt sich der Seilzug 54
nicht mit dem zweiten Drehteil 40, da dieser in der Auslöseebene mit dem Drehteil
40 verbunden ist, mit der Folge, daß der Linealträger 28 beliebig viele Volldrehungen
ausführen kann.
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Wie die Größe des Drehmoments T' eingestellt wird, soll im folgenden
beschrieben werden.
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Sobald der Einstell-Ring 44 gedreht wird, verschiebt er sich längs
der Vorschubspindel 42. Das Element 50 folgt dieser Verschiebung. Aufgrund der Verschiebung
des Elements 50 (Anschlußstück 54a) verschiebt sich ebenfalls ein Ende des Seilzugs
54 in radialer Richtung gegenüber dem zweiten Drehteil 40.
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Der Abstand zwischen der Mitte des zweiten Drehteils 40 und dem Federangriffspunkt
ändert sich durch die Verschiebung des einen Endes (Anschlußstück 54a) des Seilzugs
54 gegenüber dem zweiten Drehteil 40. D. h. es ändert sich der Radius des das Drehmoment
erzeugenden Elements 50. Damit ändert sich auch das Drehmoment T' des zweiten Drehteils
40. Weiter gilt, daß sich dann, wenn der Neigungswinkel des Zeichenbretts 2 geändert
wird, auch die Größe der Last W entsprechend ändert, die im Schwerpunkt auf der
Seite des Linealträgers 28 durch das Gewicht der Lineale 30, 32 angreift. Wenn das
Zeichenbrett 2 genau vertikal steht, wird die Last W maximal und wenn das Zeichenbrett
2 horizontal liegt, wird die Last W Null. Sobald der Neigungswinkel des Zeichenbretts
2 geändert werden soll, muß die Größe des Drehmoments T', welches am zweiten Drehteil
40 aufgrund der Zugkraft der Feder 58 erzeugt wird, mittels Justierung des Einstell-Rings
44 so eingestellt werden, daß ein Drehmoment T, welches am ersten Drehteil 36 aufgrund
der Last W erzeugt wird, ausgeglichen wird.
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Übrigens können das erste Drehteil 36 und das zweite Drehteil 40 auch
durch Zwischenschaltung von Zahnrädern verblockt werden. Insbesondere ist der zwischen
den Drehteilen 36 und 40 wirkende Verbindungsmechanismus nicht auf einen Riemenübertragungsmechanismus,
wie er in der Zeichnung zu sehen ist, beschränkt. Auch kann das zweite Drehteil
40 als Einfachzylinder 70 ausgestaltet werden, wie in Fig. 6 zu sehen ist. Auch
kann eine Umdrehungsmeßeinrichtung z. B. am Einstell-Ring 44 angebracht werden.
Die Vorschubspindel 42 kann auch drehbar gelagert sein, so daß sie sich relativ
zum Einstell-Ring 44 verschiebt. In diesem Fall kann das Anschlußstück 54a direkt
mit dem Einstell-Ring 44 verbunden sein.