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Dokumentenidentifikation DE3501020C2 11.06.1987
Titel Gewichtsausgleichseinrichtung für die Lineale einer Zeichenmaschine
Anmelder Mutoh Industry Ltd., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Yoshida, Yasutomo, Tokio/Tokyo, JP
Vertreter Gesthuysen, H., Dipl.-Ing.; von Rohr, H., Dipl.-Phys., Pat.-Anw., 4300 Essen
DE-Anmeldedatum 15.01.1985
DE-Aktenzeichen 3501020
Offenlegungstag 17.07.1986
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 11.06.1987
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.06.1987
IPC-Hauptklasse B43L 13/08
Zusammenfassung Dargestellt ist eine Gewichtsausgleichseinrichtung für die Lineale einer Zeichenmaschine mit Universal-Parallel-Lineal, welche die Nachteile bislang bekannter Ausgleichseinrichtungen mit Ausgleichsgewichten bzw. mit Exzenternocken vermeidet. Die Zeichenmaschine weist einen Zeichenkopf (22), eine Spindel (32) und Lineale (40, 42) auf, wobei der Zeichenkopf (22) zu jeder gewünschten Position auf einem Zeichenbrett (10) verschiebbar ist und eine einmal vorgegebene räumliche Lage beibehält, wobei die Spindel (32) in einem nicht drehbaren Teil (Grundplatte (24)) des Zeichenkopfes (22) drehbar gelagert ist, wobei die Lineale (40, 42) mit der Spindel (32) verbunden sind und wobei eine Drehkraft auf die Spindel (32) übertragen wird und zwar in einer Richtung, die genau entgegengesetzt ist zu derjenigen Drehrichtung, die durch das Eigengewicht der Lineale (40, 42) hervorgerufen wird, so daß sich die Lineale (40, 42) nicht plötzlich in Fallrichtung aufgrund ihres Eigengewichts drehen können. Die erfindungsgemäße Gewichtsausgleichseinrichtung weist ein erstes Getriebezahnrad (44), das an der Spindel (32) gelagert ist und ein zweites Getriebezahnrad (46), das in einem nicht drehbaren Teil (Grundplatte (24)) gelagert ist, auf. Dem zweiten Getriebezahnrad (46) ist ein Drehmoment zum Gewichtsausgleich aufgeprägt. Ein zwischen den beiden Getriebezahnrädern (44, 46) befindliches zweistufiges Zwischengetriebe (66) ist in einem nicht drehbaren Teil (Grundplatte (24)) ...

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Gewichtsausgleichseinrichtung nach dem Oberbegriff des einzigen Anspruchs. Eine solche Gewichtsausgleichseinrichtung ist aus der US-PS 40 70 758 bekannt.

Durch die beiden miteinander kämmenden Getriebezahnräder wird bei der bekannten Gewichtsausgleichseinrichtung, von der die Erfindung ausgeht, die infolge der Zugkraft der Zugeinrichtung auftretende Lagerbelastung der Spindel verringert, da der mit den Linealen verbundene Linealträger bzw. das erste Getriebezahnrad mit dem am nicht drehbaren Teil des Zeichenkopfes gelagerten zweiten Getriebezahnrad kämmt, wobei die Zugkraft der Zugeinrichtung nur auf das zweite Getriebezahnrad wirkt und daher in den nicht drehbaren Teil des Zeichenkopfes geleitet wird. Ist der Durchmesser des ersten Getriebezahnrades klein so wird die Kraft größer, die erforderlich ist, um den Linealträger in Gleichgewichtslage zu halten. Damit wird aber auch die Reibung zwischen den Getriebezahnrädern größer. Um die Reibung klein zu halten, ist es daher erforderlich, den Durchmesser des ersten Getriebezahnrades so groß wie möglich zu machen. Da aber das zweite Getriebezahnrad synchron mit dem ersten Getriebezahnrad dreht, muß in diesem Fall auch das zweite Getriebezahnrad so groß wie möglich werden. Insgesamt folgt daraus, daß der Raumbedarf der Getriebezahnräder ziemlich groß ist.

Der Lehre der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, bei der bekannten Gewichtsausgleichseinrichtung die Kraftwirkungsverhältnisse zu verbessern und dabei zu erreichen, daß der Durchmesser des ersten Getriebezahnrades vergrößert werden kann, ohne in gleicher Weise den Durchmesser des zweiten Getriebezahnrades vergrößern zu müssen.

Die zuvor aufgezeigte Aufgabe wird bei der beanspruchten Gewichtsausgleichseinrichtung durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des einzigen Anspruchs gelöst. Erfindungsgemäß wird also zwischen den beiden Getriebezahnrädern der Gewichtsausgleichseinrichtung ein Zwischengetriebezahnrad angeordnet. Dieses Zwischengetriebezahnrad ist zunächst zweistufig mit koaxial angeordneten Zahnkränzen unterschiedlichen Durchmessers ausgebildet, um über die Durchmesser der Zahnkränze bei synchroner Drehung eindeutige Kraftwirkungsverhältnisse und ein eindeutiges Übersetzungsverhältnis zu erzielen. Durch die Durchmesserverhältnisse der Getriebezahnräder und der Zahnkränze des Zwischengetriebezahnrades zueinander gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung wird nunmehr erreicht, daß ein Unterschied der Durchmesser des ersten Getriebezahnrads und des zweiten Getriebezahnrads durch das Zwischengetriebezahnrad wieder rückgängig gemacht werden kann. Das erste Getriebezahnrad kann also einen sehr großen Durchmesser aufweisen, ohne daß an dem Durchmesser des zweiten Getriebezahnrads irgendetwas geändert werden muß. Die Rückübersetzung des Durchmesserunterschieds erfolgt über das Zwischengetriebezahnrad, dessen Durchmesser absolut sehr viel kleiner ist als der Durchmesser der Getriebezahnräder, also mit sehr geringem Raumbedarf.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 einen Zeichenkopf im Querschnitt,

Fig. 2 eine Zeichenmaschine mit Linealen in Draufsicht und

Fig. 3 einen Zeichenkopf, bei dem eine Abdeckung entfernt ist, in Draufsicht.

In Fig. 2 ist ein Zeichenbrett 10 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. Auf einer an der Oberseite des Zeichenbrettes 10 angebrachten Horzontalschiene 12 ist ein Horizontallaufwagen 14 verschiebbar montiert. Das obere Ende einer Vertikalschiene 16 ist mit dem Horizontallaufwagen 14 verbunden. Das untere Ende der Vertikalschiene 16ist mittels einer endseitigen Abstützrolle am Zeichenbrett 10 in der Weise montiert, daß es leichtgängig verschiebbar ist. Auf der Vertikalschiene 16 ist ein Vertikallaufwagen 18 verschiebbar angebracht. Ein nicht drehbares Teil 24 eines Zeichenkopfes 22 ist am Vertikallaufwagen 18 mittels eines bekannten Doppelscharniers 20 befestigt.

Wie Fig. 1 zeigt, wird auf dem nicht drehbaren Teil 24 ein rohrförmiges Teil 26 gehalten. Ein rohrförmiges Distanzstück 28 und eine Winkelskala 30 sind an einem Flanschrand des rohrförmigen Teils 26 mittels Schrauben befestigt. Die Winkelskala 30 ist an dem nicht drehbaren Teil 24 mittels einer (nicht sichtbaren) Grundlinienarretierung lösbar befestigt. Eine Spindel 32 ist mit ihrem Außenumfang drehbar in das rohrförmige Teil 26 eingepaßt. Auf dem Oberteil der Spindel 32 ist ein Handgriff 34, am Unterteil ist ein Linealträger 38 unter Zuhilfenahme eines Distanzstückes 36 befestigt. Lineale 40, 42 sind am Linealträger 38 befestigt. Ein erstes Getriebezahnrad 44 ist am Linealträger 38 ausgebildet. Ein zweites Getriebezahnrad 46 ist mit einer Scheibe 50 verbunden, die ihrerseits auf einer Achse 48 in dem nicht drehbaren Teil 24 drehbar gehalten wird. Ein Freiraum zwischen der Scheibe 50 und dem Getriebezahnrad 46 dient zur Aufnahme eines Seilzugs 52. Eine am zweiten Getriebezahnrad 46 ausgebildete Aufnahmekammer erstreckt sich zusammen mit einer Vorschubspindel 54 diametral durch das zweite Getriebezahnrad 46. Ein Einstellknopf 56 ist auf die Vorschubspindel 54 aufgeschraubt. Ein Befestigungselement 58 ist drehbar in eine Ausnehmung im Einstellknopf 56 eingepaßt. Das Befestigungselement 58 ist so konstruiert, daß es von einer Führung entlang der Vorschubspindel 54 im zweiten Getriebezahnrad 46 geführt wird. Durch Kopplung an die Verschiebebewegung des Einstellknopfes 56 entlang der Vorschubspindel 54 wird das Befestigungselement 58 seinerseits verschoben. Ein Anschlußstück 52a, das mit einem Ende des Seilzugs 52 verbunden ist, ist am Befestigungselement 58 angebracht. Eine Führungsrolle 60 ist in dem nicht drehbaren Teil 24 drehbar gelagert und der Seilzug 52 ist um die Führungsrolle 60 gespannt. Das andere Ende des Seilzugs 52 ist mit einem Ende einer Feder 62 (Schraubenzugfeder) verbunden. Das andere Ende der Feder 62 wird durch eine an dem nicht drehbaren Teil 24 befestigte Schraube festgehalten. Eine an dem nicht drehbaren Teil 24 befestigte Achse 64 trägt drehbar ein zweistufiges Zwischengetriebezahnrad 66. Eine kleinerer Zahnkranz 66a des Zwischengetriebezahnrades 66 kämmt mit dem zweiten Getriebezahnrad 46, während ein größerer Zahnkranz 66b des Zwischengetriebezahnrades 66 mit dem ersten Getriebezahnrad 44 kämmt.

Nebenbei sei bemerkt, daß der Zeichenkopf 22 so konstruiert ist, daß er bei einer beliebig vorgegebenen Position des schräggestellten Zeichenbretts 10 mit Hilfe einer bekannten Vorrichtung (nicht abgebildet), die den Zeichenkopf 22 im indifferenten Gleichgewicht halten kann, bewegungslos bleibt.

Die Funktionsweise des Ausführungsbeispiels soll im folgenden beschrieben werden.

Unter der Bedingung, daß die Verbindung des Linealträgers 38 mit dem nicht drehbaren Teil 24 gelöst und somit der Linealträger 38 frei drehbar ist und daß das Zeichenbrett 10 geneigt ist, wird am Linealträger 38 im wesentlichen durch das Gewicht der Lineale 40, 42 eine Drehkraft im Gegenuhrzeigersinn sowie parallel zur Fläche des Zeichenbretts 10 in Fig. 3 um das rohrförmige Teil 26 erzeugt. Andererseits wird durch die Federkraft der Feder 26 eine Drehkraft F (vgl. Fig. 3) im Uhrzeigersinn am zweiten Getriebezahnrad 46 erzeugt, wobei die Drehkraft F über das Zwischengetriebezahnrad 66 auf das erste Getriebezahnrad 44 als Drehkraft im Uhrzeigersinn übertragen wird.

Das am ersten Getriebezahnrad 44 aufgrund des Gewichts der Lineale 40, 42 auftretende Drehmoment (Drehkraft) und das genau entgegengesetzte, durch die Feder 62 bewirkte Drehmoment (Drehkraft) heben sich wechselseitig auf, so daß der Linealträger 38 einen bewegungslos stabilen Zustand beibehält.

In diesem Ausführungsbeispiel sei der Durchmesser des ersten Getriebezahnrads 44A, der Durchmesser des größeren Zahnkranzes 66b sei B, der Durchmesser des zweiten Getriebezahnrads 46 sei C und der Durchmesser des kleineren Zahnkranzes 66a sei D. Das ergibt sich als Getriebeformel A : B = C : D. Das heißt also, daß das Verhältnis A : B der Durchmesser des ersten Getriebezahnrades 44 und des größeren Zahnkranzes 66b mit dem Verhältnis C : D der Durchmesser des zweiten Getriebezahnrads 46 und des kleineren Zahnkranzes 66a übereinstimmt, so daß folgendes gilt:

Die Änderungen der Winkelstellungen des ersten Getriebezahnrads 44 und des zweiten Getriebezahnrads 46 sind identisch. Die Sinuskurve des infolge des Gewichts der Lineale 40, 42 in Verbindung mit der Drehung des ersten Getreibezahnrads 44 hervorgerufenen Drehmoments am ersten Getriebezahnrad 44 sowie die Sinuskurve des durch die Drehung des zweiten Getriebezahnrads 46 infolge der Feder 62 hervorgebrachten Drehmoments sind synchronisiert. Die Kraft F zum Austarieren des ersten Getriebezahnrads 44 entsteht als Reaktionskraft G am ersten Getriebezahnrad 44 wie in Fig. 3 zu sehen ist. Die Reaktionskraft G und die Gewichtskraft H wirken zwischen dem rohrförmigen Teil 26 und der Spindel 32 als resultierende Kraft J. Die Kraft J wirkt als Reibungskraft zwischen Spindel 32 und rohrförmigem Teil 26. Um die Kraft J klein zu halten, muß der Durchmesser des ersten Getriebezahnrads 44 vergrößert werden. Dadurch kann auch das Drehmoment aus der auf das erste Getriebezahnrad 44 wirkenden Kraft F vergrößert werden. Das Drehmoment, das am Getriebezahnrad 44 mit dem durch das Gewicht der Lineale 40, 42 bewirkten Drehmoment in Gleichgewicht ist, kann also durch eine kleine Kraft F erzeugt werden. Gleichwohl kann, wegen des räumlich kleinen Zwischengetriebezahnrades 66, der Durchmesser des Getriebezahnrades 46 klein gehalten werden. Der Gesamt-Raumbedarf der Getriebeübersetzung ist also relativ gering.

Angenommen, daß die Federkraft der Feder 62F1, der Radius des ersten Getriebezahnrads 44R1 und der Radius des zweiten Getriebezahnrads 46R2 sei, so gilt:

R1 × F = R2 × F1; R2 < R1, F < F1.

Insbesondere dann, wenn als Feder 62 eine harte Feder gewählt und damit der Federweg klein wird, wird die Lebensdauer der Feder 62 verbessert. Weiter gilt, daß sich dann, wenn der Neigungswinkel des Zeichenbretts 10 geändert wird, auch die Größe der Last entsprechend ändert, die im Schwerpunkt auf der Seite des Linealträgers 38 durch das Gewicht der Lineale 40, 42 angreift. Wenn der Neigungswinkel des Zeichenbrettes 10 geändert wird, kann die Exzentrizität des Seilzugs 52 gegenüber dem zweiten Getriebezahnrad 46 nachgestellt werden, und zwar durch Drehung des Einstellknopfes 56. Dadurch wird dann die Größe des Ausgleichsdrehmoments am zweiten Getriebezahnrad 46 nachgestellt.


Anspruch[de]
  1. Gewichtsausgleichseinrichtung für die Lineale einer Zeichenmaschine, wobei die Zeichenmaschine einen Zeichenkopf mit einer an einem nicht drehbaren Teil des Zeichenkopfes drehbar gelagerten Spindel, einem am unteren Ende der Spindel befestigten Linealträger mit mindestens einem Lineal und einem am oberen Ende der Spindel befestigten Handgriff aufweist, wobei ein erstes Getriebezahnrad, ein zweites Getriebezahnrad und eine Zugeinrichtung vorgesehen sind, das erste Getriebezahnrad koaxial zu der Spindel angeordnet und mit dieser verbunden ist, das zweite Getriebezahnrad am nicht drehbaren Teil des Zeichenkopfes drehbar gelagert ist und die Zugeinrichtung mit einem Ende exzentrisch am zweiten Getriebezahnrad befestigt ist und wobei von der Zugeinrichtung auf das zweite Getriebezahnrad ein Drehmoment ausgeübt und das Drehmoment auf das erste Getriebezahnrad in einer Richtung übertragen wird, in der es das durch das Eigengewicht der Lineale erzeugte Drehmoment gerade ausgleicht, dadurch gekennzeichnet, daß am nicht drehbaren Teil (24) des Zeichenkopfes (22) ein zweistufiges Zwischengetriebezahnrad (66) mit einem kleineren Zahnkranz (66a) und einem dazu koaxial größeren Zahnkranz (66b) drehbar gelagert ist, daß der Durchmesser des ersten Getriebezahnrads (44) größer ist als der Durchmesser des größeren Zahnkranzes (66b) des Zwischengetriebezahnrads (66) und das erste Getriebezahnrad (44) mit dem größeren Zahnkranz (66b) und das zweite Getriebezahnrad (46) mit dem kleineren Zahnkranz (66a) des Zwischengetriebezahnrads (66) kämmt und daß das Verhältnis der Durchmesser des ersten Getriebezahnrads (44) und des größeren Zahnkranzes (66b) nahezu gleich ist mit dem Verhältnis der Durchmesser des zweiten Getriebezahnrads (46) und des kleineren Zahnkranzes (66a).






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