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Schlittenführung für Rechengetriebe in Feuerleitgeräten Bei Schlittenführungen
in Rechengetrieben von Feuerleitanlagen sind nicht nur die Forderungenhinsichtlich
derLosefreiheit und Genauigkeit besonders hoch, sondern es muß auch ihr Reibungswiderstand
mit Rücksicht auf eine Ersparnis an Antriebskraft auf ein geringstmögliches Maß
herabgesetzt werden, denn mit der Antriebskraft wachsen wegen des unvermeidbaren
Einflusses der Elastizität des Materials die Dimensionen und damit das Gewicht der
Rechengetriebe. Die bisher verwendeten Schlittenführungen mit Gleitlagern erfüllen
diese Forderungen nicht in befriedigendem Maße, schon deshalb nicht, weil ein Gleitlager
immer ein gewisses Spiel voraussetzt, um überhaupt beweglich zu sein.
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Es bereitet auch Schwierigkeiten, derartige Gleitlager mit einer zur
Aufrechterhaltung eines gleichbleibenden Reibungswiderstandes nötigen Dauerschmierung
auszurüsten. Zur Behebung dieser Mängel wurde vorgeschlagen, die Schlitten auf kegeligen
Rollen zu lagern, die in schwalbenschwanzförmige Nuten der Führungsschienen eingreifen.
Derartige Schlittenführungen sind aber einmal nur schwer herstellbar, insbesondere
dann, wenn es sich um Geräte mit kleinen Abmessungen handelt. Außerdem lassen auch
sie sich nicht ohne jede gleitende Reibung ausführen, wenn jedes Spiel in zur Bewegungsrichtung
des Schlittens senkrechten Richtungen vermieden werden soll, und es wächst auch
bei ihnen der Reibungswiderstand mit dem Maß der geforderten Genauigkeit rasch.
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Nun sind, beispielsweise bei Druckereimaschinen, Schlittenführungen
bekanntgeworden, bei denen die Lagerung des Schlittens an der Führungsschiene
mittels
auf einer geschlossenen Bahn umlaufender Lagerkugeln erfolgt, die nur auf einen
zur Bewegungsrichtung des Schlittens parallelen Teil ihres Weges mit der Führungsschiene
in Eingriff stehen und auf dem übrigen Weg leer laufen. Die Führungsschiene und
der zu dieserparalleleTeil der Kugelumlaufbahn sind mit prismatischen Längsnuten
von keilförmigem Ouerschnitt versehen, so daß ein prismenförmiger Hohlraum entsteht,
in dem die Lagerkugeln laufen und der Schlitten somit lediglich einen Freiheitsgrad
aufweist. Derartige Führungen lassen sich bei geeigneter Konstruktion mit kleinen
Abmessungen und völlig losefrei herstellen und sind äußerst leichtgängig.
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Gemäß der Erfindung werden derartige, auf einer geschlossenen, die
prismatische Führungsstrecke enthaltenden. Bahn umlaufende Lagerkugeln bei Schlittenführungen
für Rechengetriebev onFeuerleitgeräten auf jederFührungsseite des Schlittens verwendet.
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Auf der Zeichnung sind einige Ausführungs-und Anwendungsbeispiele
für die Schlittenführung dargestellt. Es zeigen i Fig. i eine Draufsicht auf . eine
Schlittenführung in teilweisem Schnitt nach der LinieI-I in Fig. 2, Fig. 2 einen
Schnitt nach der Linie II-11 in Fig. i, Fig. 3 und 4. zwei weitere Ausführungsformen
der Schlittenführung in Draufsicht und teilweisem Schnitt, Fig. 5 die Anwendung
bei einem Sinusgetriebe mit beweglicher Führungsschiene, Fig.6 die Anwendung bei
einem Kurvenzylindergetriebe und Fig. 7 bei einem Multiplikationsgetriebe nach Art
eines Dreiecksrechners, Fig. 8 einen Schnitt nach der Linie VIII-VIII in Fig. 7.
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Die Fig. i und 2 zeigen den prinzipiellen Aufbau einer gemäß der Erfindung
zu verwendenden, in ihrem grundsätzlichen Aufbau bekannten Schlittenführung. Es
sind- i, i' die beiden, beispielsweise auf einer Grundplatte a befestigten seitlichen
Führungsschienen für den Führungsschlitten, welcher aus den beiden symmetrisch ausgebildeten
Hälften 3, 3' besteht. In jede dieser beiden Hälften sind auf den einander zugekehrten
Seiten geschlossene Umlaufbahnen .1 in Form von keilförmigen Nuten eingeschnitten,
so daß die aufeinanderliegenden Hälften 3, 3' geschlossene Umlaufkanäle für die
in ihnen untergebrachten Lagerkugeln 5 bilden. Auf den beiden den Schienen i, i'
zugekehrten Längsseiten ist der Schlitten 3, 3' außerdem bei 6 keilförmig abgeschrägt,
und zwar derart, daß der äußere geradlinige Teil der Umlaufbahn zur Hälfte freigelegt
wird, zusammen mit der Keilnut 7 in der Führungsschiene i bzw. i' einen prismenförmigen
Hohlraum bildet und die Lagerkugeln 5 auf diesem Wege teilweise an den Keilflächen
7 und teilweise an den Keilflächen des Schlittens 3, 3' zur Anlage kommen. Zum Zwecke
einer leichteren Herstellung der Keilnuten 7 können diese an ihrem Grund noch bei
8 eine Hinterschneidung aufweisen.
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Durch diese Ausbildung der Führungsbahnen für die Kugeln 5 können
diese sich bei einer Verschiebung des Schlittens 3, 3' ganz unabhängig von der Länge
des Verschiebungsweges immer in der gleichen Richtung an den keilförmigen Führungsflächen
7 der Schienen i, i' abrollen. Sie sind dabei nur auf dem äußeren geraden Teil ihrer
Bahn belastet und können infolgedessen auf dem übrigen Teil ihres Weges leer umlaufen,
d. h. mit Spiel geführt sein, um den Reibungswiderstand nach Möglichkeit gering
zu halten. Die Umlaufbahn für die Kugeln wird zweckmäßig so gewählt, daß sie bogenförmig
in den prismenförmigen Arbeitsraum zwischen Schlitten 3, 3' und Führungsschienen
i, i' einmündet. An den Einmündstellen sind vorstehende Führungsansätze 9 vorgesehen,
die die Lagerkugeln 5 in die Umlaufbahn 4 einführen. Bei der im Ausführungsbeispiel
gewählten keilförmigen Abschrägung 6 auf den Längsseiten des Schlittens 3, 3' entstehen
diese in die Keilnut 7 der Schiene i, i' eingreifenden Führungsansätze g von selbst.
Gegebenenfalls können aber auch in an sich bekannter Weise besondere Greifer angeordnet
werden, welche die gleiche Aufgabe erfüllen.
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Die beiden Schlittenhälften 3, 3' können nach Einlegen der Lagerkugeln
5 durch Schrauben, Nieten u. dgl. io zusammengehalten «-erden, die gegebenenfalls
gleichzeitig zur Befestigung der mittels des Schlittens zu führenden Geräteteile
benutzt werden können, beispielsweise zum Befestigen eines Lagerzapfens u. dgl.,
wie es im nachfolgenden noch näher beschrieben wird.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 3, die in der Darstellungsweise
der in Fig. i entspricht, ist der grundsätzliche Aufbau der Führungsschienen i,
i' und des Schlittens 3, 3' wieder der gleiche. Abweichend von der Fig. i ist jedoch
der mittlere Teil der inneren Umlaufbahnen .I für die Kugeln 5 ausgebuchtet, so
daß hier für besondere Befestigungsmittel, z. B. einen Zapfen ii, der erforderliche
Platz entsteht.
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Bei -der bevorzugten Ausführungsform einer Schlittenführung für Rechengeräte
nach Fig..I sind vier im wesentlichen kreisförmige, auf flen Außenseiten abgeflachte
Umlaufbahnen für die Lagerkugeln 5 vorhanden, von denen sich nur jeweils eine geringe
Anzahl, z. B. drei, in Eingriff mit den Schienen i, i' befindün. Diese Ausführungsform
hat den Vorteil, daß der Schlitten unabhängig von seiner Länge nur an vier gleichmäßig
beanspruchten Punkten gelagert und demnach die Reibung auf ein
kleinstmögliches
Maß reduziert ist. Bedingung ist hierbei nur eine derartige Länge der äußeren Abflachung
der Umlaufbahnen, daß sich dauernd mindestens eine Kugel an der Führungsschiene
in Eingriff befindet. Für eine einwandfreie Parallelführung allein würde es allerdings
an sich bereits ausreichen, wenn sich auf einer Seite des Schlittens zwei und auf
der anderen Seite nur eine Umlaufbahn befinden.
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In Fig. 5 ist die Anwendung der Schlittenführung bei einem Sinusgetriebe
dargestellt. Das Sinusgetriebe selbst ist in bekannter Weise ausgeführt und besteht
aus einer Scheibe 12, auf der bei 13 eine Spindel 14 gelagert ist. Ein .auf dieser
verschraubbarer Stein 15 greift in die Kulisse 16 ein, die an der Resultatschiene
17 sitzt. Die beiden Werte (Winkel oc und Größe c) des zu bildenden Produktes c
# sin a werden einerseits über die an der Scheibe 12 angreifende Schnecke 18 und
andererseits über die beiden Kegelräder z9 eingeführt. Die Resultatschiene 17 ist
dabei in senkrechter Richtung mittels der erfindungsgemäßen Schlittenführung geführt.
Hierbei ist abweichend von den Ausführungsformen nach Fig. = bis 4 der die Lagerkugeln
enthaltende Teil gerätefest angeordnet und beispielsweise auf einer Platte 2o befestigt.
Die keilförmigen Nuten 7 befinden sich auf beiden Längsseiten der Resultatschiene
17. In sie greifen von außen her die Kugeln der auf der Platte 2o fest angeordneten
Kugelbehälter 21a, erb, 2r., und 2rd ein. Von diesen ist jeder in der gleichen Weise
ausgeführt wie ein Viertel des Schlittens gemäß der Ausführungsform nach Fig. 4,
d. h. mit einer einzigen, annähernd kreisförmigen Kugelumlaufbahn versehen. Diese
kann aber auch jede andere geeignete Form erhalten.
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Die Resultatschiene kann jedoch auch dadurch geführt werden, daß sie
auf zwei nach Fig. r, 3 oder 4 ausgebildeten Schlitten befestigt ist, die sich innerhalb
zweier Längsschienen befinden.
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Eine weitere Anwendungsmöglichkeit ist beispielsweise bei einem Kurvenzylindergetriebe
gegeben, wie es in Fig. 6 angedeutet ist. In den Zylinder 22 ist in an sich bekannter
Weise eine kurvenförmige Nut 23 eingeschnitten, die in ihrer Abwicklung irgendeine
funktionelle Abhängigkeit einer Größe a von einer anderen Größe b ausdrücken möge.
Es wird daher nach Einstellung der Abszisse a durch eine entsprechende Drehung des
Zylinders 22 um seine Achse 24 ein in der Kurvennut 23 gleitender, parallel zur
Zylinderachse geführter Stein 25 auf die zugehörige Ordinate b längs verschoben.
Der Stein 25 ist in geeigneter Weise an einem Schlitten 26 gelagert, der zwischen
den beiden Schienen 27, 27' geführt ist. Durch eine am Schlitten 26 befestigte und
mit einer Zahnung28 versehene Schiene 29 wird die abgegriffene Ordinate, d. h. der
Verschiebungsbetrag, auf ein Zahnrad 30 übertragen, das mit einem Anzeigegerät
31 oder mit irgendwelchen anderen Geräteteilen gekuppelt sein kann.
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Um bei diesem an sich bekannten Kurvenzylindergetriebe eine besonders
leichtgängige und trotzdem äußerst genaue Führung des Schlittens 26 sowie der Resultatstange
29 zu erzielen, wird gemäß der Erfindung eine Kugellagerung im Sinne der vorhergehenden
Ausführungsbeispiele für diese beiden Teile angewandt. Zu diesem Zweck können die
beiden Führungsschienen 27, 27', ebenso wie die Schienen z, z' in den Fig. z und
2, auf der Innenseite mit keilförmigen Nuten versehen und der Schlitten 26 mit nicht
näher dargestellten, auf geschlossenen Bahnen umlaufenden Lagerkugeln ausgerüstet
sein. Da der Schlitten 26 bzw. die Stange 29 noch an einer zweiten Stelle geführt
wird, reicht es grundsätzlich. aus, wenn auf jeder Seite des Schlittens 26 nur eine
einzige im wesentlichen kreisförmige Kugelumlaufbahn im Sinne der Fig. 4 vorhanden
ist, denn die Anzahl der sich auf jeder Seite des Schlittens im Wirkungsbereich
befindenden Kugelnbraucht nur gering zu sein. Es ist jedoch auch hier möglich, andere
Bahnformen für die Lagerkugeln zu wählen. Desgleichen kann der Gleitstein 25 statt
am Schlitten 26 unmittelbar an der Resultatschiene 29 gelagert und letztere auf
die gleiche oder ähnliche Weise zwischen zwei gerätefest angeordneten Kugelbehältern2z
geführt sein, wie die Resultatschiene 17 beim Sinusgetriebe nach Fig. 5.
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Die zweite Führungsstelle für die Resultatschiene 29 kann derart ausgeführt
sein, daß letztere gegenüber dem Zahnrad 3o mit einer keilförmigen Nut versehen
ist, in die die Lagerkugeln eines gerätefest angeordneten Kugelbehälters 32 eingreifen.
Die Führung der Schiene 29 wird auf der anderen Seite vom Zahnrad 30 übernommen,
gegen das sie durch das Lagerglied 32 angedrückt wird.
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In Fig. 7 und 8 ist der wesentliche Teil eines in seinem grundsätzlichen
Aufbau bekannten Multiplikationsgetriebes dargestellt, das beispielsweise nach Art
der Recheneinrichtung gemäß der Patentschrift 547 4o8 arbeiten kann. Die beiden
Eingangswerte werden, wie durch die beiden Kurbeln 33 und 34 angedeutet ist, auf
die beiden Spindeln 35 und 36 gegeben. Dadurch werden die sie umgreifenden Mutterstücke
37 (Fig. 8) und 38- (Fig. 7) um entsprechende Beträge längs verschoben. Die Spindehnutter
37 sitzt an einem zwischen den parallelen Schienen 39, 39' geführten Schlitten 40,
an dessen Drehzapfen 41 ein mit einer Schlitzkulisse 42 ausgerüstetes Lineal 43
angelenkt ist. Die Neigung dieses Lineals zu den aufeinander senkrecht stehenden
Spindeln 35 und 36 wird außerdem durch die Stellung des Zapfens 44
an
der Spindehnutter 38 bestimmt, der in die Kulisse q.2 eingreift.
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In die Kulisse 4.2 greift ferner ein weiterer Zapfen 45 an einer Stange
46 ein, die von zwei in den Schienen 49 und q.9' geführten Schlitten47 und 48 gehalten
wird und mit diesen senkrecht zur Spindel 36 längs verschiebbar ist. Die durch das
Kulissenlineal 43 bei der Verstellung der Zapfen 41 und La. bedingte Längsverschiebung
der Stange 46 steht somit in einer ganz bestimmten Abhängigkeit von der Größe der
durch die Kurbeln 33 und 34 eingeführten Drehwerte.
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Um die Kulisse 43 möglichst wenig zu beanspruchen und durch die Elastizität
des Materials bedingte Fehlerquellen weitgehend auszuschalten sowie auch sonst die
Leichtgängigkeit des Rechengetriebes zu erhöhen, werden gemäß der Erfindung die
Schlitten 40, 47 und 4.8 mit ihren Führungsschienen 39, 39' und 4.9, 4.9' wiederum
in einer in den Fig. i bis ¢ dargestellten Weise ausgeführt. Aber auch hief besteht
die Möglichkeit, statt der Schlitten 47, 48 eine unmittelbare Führung der Schiene
46 im Sinne des Beispiels nach Fig. 5 vorzusehen.
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Die dargestellten Rechengetriebe sind nur einige Beispiele aus der
Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung auf dem Gebiete der Feuerleittechnik.
Die Schlittenführung mit Kugellagerung nach der Erfindung läßt sich auch nicht nur
für eine geradlinige Verschiebung anwenden, sondern sie bringt die gleichen Vorteile
auch bei gekrümmten, beispielsweise kreisförmigen Führungsbahnen. Als Beispiel sei
an eine nach Art einer Drehscheibe an ihrem Umfang gelagerte Scheibe oder an ein
Scheibensegment gedacht. Hierbei können am Umfang eine oder mehrere vorteilhaft
gleichmäßig verteilte, geschlossene Kugelumlaufbahnen nach Art der Fig. i bis q.
vorgesehen sein, die entweder in der Scheibe oder am äußeren Führungskranz untergebracht
sind. Auf diese Weise können Kugeldrehkränze der herközumlichen Bauart mit im Verhältnis
zum Lagerdruck übergroßem Umfang überflüssig und dadurch der Aufwand an bewegten,
Reibung verursachenden Teilen verringert werden. Die Schlittenführung kann auch
in eine Kulisse als Kulissenstein eingesetzt werden oder zur Bogenführung eines
längeren, einseitig angelenkten Hebels dienen.
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In allen diesen Fällen macht sich als besonders vorteilhaft der Umstand
geltend, daß die Schlittenführung mit einfachen :Mitteln leicht und in der auf dem
Gebiete der Feinmechanik erforderlichen Präzision hergestellt werden kann, wie es
bei Feuerleitgeräten und insbesondere für die in diesen vorhandenen Rechengetriebe
erste Voraussetzung für ihre Brauchbarkeit ist. Hierbei ergibt sich vielfach, beispielsweise
bei den in den Fig. 5 bis 8 dargestellten Rechengetrieben, die Notwendigkeit, kleine
Schlitten zu verwenden, deren Breite weniger als io cm beträgt und für die an die
Leichtgängigkeit und Losefreiheit äußerst hohe Anforderungen gestellt werden. Die
erfindungsgemäße Kugellagerung des Schlittens löst diese Aufgabe auf einfache Weise.
Besonders deutlich tritt das günstige Verhältnis zwischen Schlittengröße und Reibung
in Erscheinung, wenn, wie .es bei den in der mit hoher Präzision auszuführenden
Rechengetrieben in Feuerleitgeräten meistens der Fall ist, Schlittenbreiten von
weniger als etwa 3 cm in Frage kommen, oder wenn eine Führung besonders kleiner
Schienen nach der in Fig. 5 dargestellten Weise vorgenommen wird. Die Erhöhung der
Leichtgängigkeit der Rechengetriebeermöglichtfernereine schwächere Dimensionierung
der einzelnen Geräteteile und trägt somit zu einer äußerst erwünschten Gewichtserleichterung
der Feuerleitgeräte wesentlich bei.
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Die gleichen Vorteile ergeben sich auch, wenn die Lagerkugeln durch
andere Roll- oder Wälzkörper ersetzt werden, wie sie bei Walzen-, Rollen- und Tonnenlagern
Anwendung finden. Es brauchen dabei nur die Umlaufbahnen und die Nuten der Führungsschienen
entsprechend ausgeführt zu werden.