Historical Document · 1895
Hamann's patent of 11 June 1895, from his instrument workshop in Friedenau, Berlin: a guide for the measuring wheel of planimeters and integrators, using an isosceles slider-crank in place of the Amsler polar or Wetli linear mechanisms.
KLASSE 42: PATENTSCHRIFT — M 88223 — INSTRUMENTE. CH. HAMANN ım FRIEDENAU ». BERLIN. Führung der Mefs- oder Zählrolle an Instrumenten. Patentirt im Deutschen Reiche vom 11. Juni 1895 ab. Die am meisten bekannten Planimeter und die davon abgeleiteten Integratoren, Totalisa- toren u.s.w., welche verschiedentlich an Dynamo- metern, Indicatoren und verwandten Mefs- instrumenten angewendet wurden, haben ent- weder das Princip des Amsler’schen Polar- planimeters oder das des Hermann Wetli- schen Linearplanimeters zur Grundlage. Beide Systeme erweisen sich jedoch in ihrer An- wendung bei den oben erwähnten Instrumenten nur wenig brauchbar, da sie zu ungenau arbeiten, zu verwickelt und theuer sind. Diese Uebelstände rühren her von der Anwendung unzweckmäfsiger Mechanismen für die erforder- . liche Bewegung der Mefsrolle. Den Gegenstand vorliegender Erfindung bildet ein Mechanismus, welcher die ge- nannten Uebelstände vollkommen zu beseitigen ermöglicht. Dieser neue Mechanismus besteht aus einem gleichschenkligen Schubkurbelgetriebe (s. Bur- mester’s Kinematik, Bd. ı, S. 327, 339 und 828), ‘bei welchem die Mefsrolle entweder auf der Kurbel oder auf der Schubstange oder zu diesen parallel leicht .drehbar angeordnet wird. ‘Zur erforderlichen Drehung der Mefsrolle um ihre Achse dient eine ebene oder cylindrische Fläche, gegen welche sie so stark angedrückt wird, dafs bei einer Relativbewegung von Rolle und Fläche gegen einander die zwischen beiden auftretende Reibung die gewünschte Drehung der Rolle sicher veranlafst. Diese Mefsrolle stimmt also ihrer Arbeits- weise nach überein mit der Mefsrolle des allgemein bekannten ~Polarplanimeters nach Amsler bezw. mit allen gleichwerthigen Rollen bei den von Abdank-Abakanowicz be- schriebenen Instrumenten. Aus diesem Grunde sind auch die Mittel zur Erzielung der er- wähnten Relativbewegungen zwischen der Mefs- rolle und der ebenen oder cylindrischen Fläche die schon bekannten vielfältigen. Das Wesentliche und Neue des vor- liegenden Gegenstandes liegt in der Anwendung des gleichschenkligen Schubkurbelgetriebes zur Aenderung der Achsenlage, d. h. zur Führung der Mefsrolle, damit sie die gewünschten Drehungen sicher ausführen mufs. Dieser neue Mechanismus gestattet gegen- über anderen ähnlicher Art eine bessere und zweckmafsigere Anbringung an Indicatoren, Totalisatoren, Dynamometern, Rechen- und allen Registrirapparaten, bei denen zwei recht- winklig oder parallel zu einander erfolgende Bewegungen oder Kreisbewegungen auftreten. Eine dieser Bewegungsrichtungen liegt. jeden- falls einem der erwähnten Instrumente zu Grunde. Ein weiterer Vortheil liegt in der Möglichkeit, sehr geringe Massen verwenden zu können, so dafs ein rasches Schwingen derselben, wie z. B. bei einem Indicator, keinen Einflufs auf die Beschaffenheit des Diagrammes und mithin auf das Resultat der Mefsrolle ausübt. Besonders zweckmäfsig ist auch die Lagerung der Mefsrolle nach Fig. 2.. In vielen Fällen, namentlich bei Registrirapparaten, ist die den Schreibstift bewegende Kraft sehr klein, soll aber doch ähnlich wie in Fig. 2 f die Achsenlage der Mefsrolle verändern. Letztere ist hier so angeordnet, dafs zu dieser Lagen- änderung eine sehr geringe Kraft völlig genügt, da die Rolle blos um einen Punkt, ihren Berührungspunkt, gedreht wird. Durch ent- sprechendes Ausbalanciren kann die Kraft noch empfindlicher zur Wirkung gebracht werden. Die Fig. 5 und 6 eignen sich vorzüglich als Planimeter, weil gröfsere Flächen -im Ver- hältnifs der Dimensionen des Instrumentes ge- messen werden können als mit. bestehenden Instrumenten, und weil bei »Pol innerhalb« wie bei »Pol aufserhalb« der Figur ein stets gleichgerichtetes Umfahren und eine directe Ablesung ohne Operiren mit einer Constanten ermöglicht ist, da bei Anwendung des gleich- schenkligen Schubkurbelgetriebes der den Amsler’schen Polarplanimetern zu Grunde liegende Grundkreis auf einen Punkt, den »Pol« selbst zusammenschrumpft. Von den vielerlei Mitteln zur Erreichung der Relativbewegung zwischen Rolle und Fläche sind bei den auf beiliegender Zeichnung schematisch dargestellten Instrumenten nur die- jenigen in Anwendung gebracht worden, welche für die Praxis am werthvollsten zu sein ver- sprechen. In Fig. ı ist ein Rechenschieber dargestellt. Auf den beiden gegen einander verschiebbaren und mit entsprechenden Theilungen versehenen Linealen A und B sind zwei Schieber S, und S, angeordnet. Letztere sind durch ein aus der Kurbel K und der Schubstange S be- stehendes gleichschenkliges Schubkurbelgetriebe mit einander verbunden. Die hohle Nabe N der Kurbel ist in dem Schieber S$, drehbar und trägt die Mefsrolle R derartig, dafs die Ebene von R parallel zur Mittellinie der Kurbel steht und dafs R bei einer Ver- schiebung des Lineals B gegen S, durch die zwischen B und R auftretende Reibung sicher um die Achse gedreht wird. Stehen die Lineale stil und wird der Schieber S, verschoben, dann dreht sich die Rolle R nur um ihren Berührungspunkt auf dem Lineale B und führt keine Bewegungen um die eigene Drehachse aus. Durch geeignete’ Einstellungen des Kurbel- mechanismus XS auf A und durch ent- sprechende Verschiebungen des Lineales B werden die gewünschten Rechenoperationen aus- geführt. Sowohl die Lange der Kurbel K und der Schubstange $ ist nach Belieben zu ver- ändern. Dieser Rechenschieber bildet gleichzeitig einen Mafsstab mit veränderlicher Theilung, welche durch die Stellung des Schiebers S, auf dem Lineal A bestimmt wird. In allen Figuren der beiliegenden Zeichnung bezeichnen dieselben Buchstaben gleiche Theile. Die Fig. 2 bis 6 stellen neue Integratoren dar. Da bei denselben zwei rechtwinklig zu Fig. einander gerichtete Bewegungen stattfinden, von denen die eine die Achsenlage der Mefs- rolle R bestimmt, während die andere nur die Drehung dieser Rolle verursacht, so mufs bei allen diesen Instrumenten die Mittelebene der Mefsrolle um 90° gedreht, also senkrecht zur Mittellinie der Kurbel K bezw. Schubstange S angeordnet werden, je nachdem R auf K oder auf S angebracht wird. Erfolgen die die Achsenlager der Rolle sowie die Rotation der- selben veranlassenden Bewegungen unter einem anderen Winkel als 90° gegen einander, so mufs auch die Rollenachse zur Mittellinie der Kurbel bezw. Schubstange um so viel gedreht werden, wie die Abweichung von der senk- rechten "Richtung beträgt. Fig. 2 zeigt einen neuen Integrator nach - dem “erwähnten Princip in seiner. Anwendung In der hohlen Nabe N der Kurbel K ist die Mefsrolle R wie in ı eingebaut; dabei ist die Nabe in einem unbeweglichen Theile A des Indicators derartig drehbar angeordnet, dafs die Rolle R an dem Diagrammcyl inder C des Indicators anliegt und der Berührungspunkt b ‘von R während der Drehung von C einen Kreis durchläuft, dessen Projection in Fig. 2 die Linie k-k ist. Nur bei einer Drehung von C wird die Mefsrolle ge- dreht. Der Berührungspunkt b und der End- punkt B der Schubstange S liegen immer auf einer und derselben Seite des Cylinders C. In B ist auch der Stift angebracht, welcher auf C das schraffirte Indicatordiagramm F be- schreibt. Bei der Erzeugung dieses Diagrammes von dem Stifte in B mifst gleichzeitig die Rolle R den Inhalt desselben, wenn der Umfang der ° Rolle gleich der Summe der Längen” von Kurbel K und Schubstange S$ ist. Die auf dem Cylinder C aufgewickelte Länge des Indicatordiagrammes mifst den Hub der Dampfmaschine. Wird diese Länge gleich der Länge der Kurbel und Schubstange gemacht, dann kann an der Rolle R unmittelbar der mittlere Druck im Cylinder einer Dampf- oder dergl. Maschine abgelesen werden. Bei dem in Fig. 3 skizzirten Integrator liegt das Prisma E E auf der Ebene fest, auf wel- cher sich die zu integrirende Fläche F' be- findet. Auf dem Prisma EE ist ein Gleit- stück G verschiebbar, welches ein zweites, zu EE senkrecht stehendes Hohlprisma besitzt. In letzterem ist das Lineal D nach Belieben verschiebbar. Auf diesem liegt die Mefs- rolle R derartig auf, dafs ihr Berührungs- punkt 5 das Lineal berührt. Dasselbe trägt den Stift B, mit welchem die zu integrirende Fläche F umfahren wird. Nur bei einer Ver- schiebung des Lines D in G wird die Rolle R gedreht, dagegen wird bei einer Ver- schiebung von G auf E die Winkelstellung bei einem Indicator. der Rolle R zu D durch den gleichschenkligen Kurbelmechanismus XS verändert. Die Rolle R ist nämlich in den hohlen Pleuelkopf am Ende der Schubstange eingebaut, welcher in G derartig drehbar "angeordnet ist, dafs das Lineal D unter R hinweggeschoben werden kann. . Bei diesem und den in Fig. 4 bis 6 zeichneten Integratoren ist die Mefsrolle R an der Schubstange angebracht, während sie sich bei den in Fig. 1 und 2 gezeichneten Instrumenten an.der Kurbel befindet. Der Integrator nach Fig. 4 besitzt einen Rahmen QQ mit einer in ihm drehbar ange- ordneten Walze W. Letztere rollt auf einer unter ihr liegenden zweiten, ebenfalls im Rahmen QQ drehbaren Walze, indem sie durch Reibung mitgenommen wird. Mittelst dieser zweiten Walze, die auch durch zwei Rollen ersetzt werden kann, rollt das ganze Instrument auf der Ebene der zu integrirenden Fläche F. Auf dem Rahmen Q Q ist ein Schlitten HW verschiebbar, welcher die Mefsrolle R in folgen- der Weise zu führen im Stande ist. Der Be- rührungspunkt b von R mit der Walze W mufs stets auf einer Seite des Walzencylinders liegen, welche sich in derjenigen Mittelebene des Walzencylinders befindet, die senkrecht zu der Ebene der Fläche F steht. In dieser Ebene liegt auch der Drehpunkt T der Kurbel K des Kurbelmechanismus. An dem Schlitten FI H befindet sich der Fahrstift B zum Um- fahren der zu integrirenden Fläche, so dafs seine Spitze und der Berührungspunkt 5b in einer. zur Achse der Walze W senkrechten Ebene liegen. Das Instrument nach Fig. 4 kann auch leicht derartig umgewandelt werden, dafs der Be- rührungspunkt von R auf der Walze W eine Integralcurve durchlaufen wird, sobald. der Fahrstift B die dazu gehörige Differentialcurve beschreibt. Alle Instrumente nach Fig. ı bis 4 besitzen gerade Linien zu Grundlinien für die Mefs- rolle R. Bei den in Fig. 5 und 6 skizzirten Instrumenten sind dagegen Kreise als Grund- linien festgelegt worden. In Fig. 5 steht der Drehpunkt U der Kurbel X fest, während der Berührungspunkt 5 der an der Schubstange S ‘angebrachten Mefsrolle R um die zu integrirende Fläche herumgeführt wird. ge- Die Führung des Berührungspunktes 5 ‘ent- lang der Begrenzungslinie von F giebt zu groben Mefsfehlern Veranlassung, deswegen” ist bei dem Integrator nach Fig. 6 jener Be- rührungspunkt 6 durch einen Fahrstift B er- setzt worden. Dieser Fahrstift wird an einem liede L derartig angebracht, dafs er und der Berührungspunkt 5 auf der Ebene der zu integrirenden Fläche F einen und denselben Kreis einer Schar concentrischer Kreise mit dem feststehenden Drehpunkt (Pol) U der Kurbel K als Mittelpunkt durchlaufen. Die Mittellinie der durch den Pol bei U verschieb- baren Führungsstange des Gliedes L ist nämlich stets die Halbirungslinie des Winkels an der Spitze des gleichschenkligen Dreiecks UBb mit der Basis Bb. Wie schon bei den in Fig. 2 skizzirten Instrumenten erwähnt worden ist, mufs der Umfang der Mefsrolle R auch bei den In- strumenten nach Fig. 3 bis 6 gleich der Summe der Längen von Kurbel X und Schub- stange S sein, um den natürlichen Inhalt der Fläche F auf der Mefsrolle direct ablesen zu können. Durch Verkürzung oder Verlängerung der Längen von K und S in einem bestimmten ‚Verhältnifs zum Umfang der Rolle kann man den zu bestimmenden Flächeninhalt in jedem beliebigen Verhältnifs zum richtigen Inhalte auf der Mefsrolle direct ablesen. Dabei ist noch zu beachten, dafs eine Verkürzung von K und S eine Vergröfserung des abzulesenden Resultates auf der Rolle zur Folge hat, während dieses durch Vergröfserung der Längen von K und S verkleinert wird. In allen Fig. ı bis 6 ist der gleichschenklige Kurbelmechanismus verstellbar gezeichnet, um möglichst vielseitig verwendbare Instrumente zu erhalten. PaTENT-ANSPRUCH: Ein Mechanismus zur Führung der Mefs- bezw. Zählrolle an Rechenapparaten, Integra- toren und Totalisatoren von Dynamometern, Indicatoren und dergl. Instrumenten, gekenn- zeichnet durch einen gleichschenkligen Schub- kurbelmechanismus.(K S), bei welchem die Rolle (R) entweder durch die Kurbel (K) oder durch die Schubstange (5) ihre erforderliche Lage erhält. Hierzu ı Blatt Zeichnungen. BERLIN. GEDRUCKT IN DER REICHSDRUCKEREL. CH. HAMANN w FRIEDENAU ». BERLIN. Führung der Mefs- oder Zählrolle an Instrumenten. 4 POTTED TTT TTT TET (=F os ETT Tg | 4 8.7 — | N t . i>” Za der Patentschrift Ni 88223. PHOTOGR. DRUCK DER REICHSDRUCKEREI.