Ikonische darstellung von mechanismen und getrieben

Mech. Mach. Theory Vol. 25, No. 4, pp. 397--405, 1990 Printed in Great Britain. All rights reserved

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IKONISCHE DARSTELLUNG VON MECHANISMEN

UND GETRIEBENI" J ~ R G E N JAKOBY Universitiit-Gesamthochschule Siegen, D-5900 Siegen, B.R.D. (Eingegangen am 28 Dezember 1989; zur Veroeffeutlichung er halten 24 Januar 1990)

Zusammenfamang---In der Mechanismen- und Getriebetechnik existieren ffir die gleichen Bauelemente und Baugruppen eine Vielzahl unterschiedlicher grafischer Darstellungsarten. In diesem Ikitrag werden erste Ansitze ffir eine Vereinheitlichung dieser Darstellungen aufgezeigt und Hilfen ffir eine eindeutige Prllsentation yon Mechanismen und Getrieben gegeben. Hierzu wird nach einer Erliiuterung der grafischen DarsteUungsm6glichkeiten yon Objekten der Ist-Zustand in der Darstellung yon Mechanismen und Getrieben, der durch eine Schrifttumsrecherche [1-9] ermitteit wurde, aufgezeigt. Dann werden Kriterien ftir sinnvolle grafische Gestaltung formuliert und abschliel3end werden Empfehlungen und Alternativen fiir die Gestaltung und Darstellung der o.g. Elemente und der aus ihnen zusammengesetzten Mechanismen und Getriebe vorgestellt.

EINLEITUNG Die vorliegende Ver6ffentlichung ist das Ergebnis einer Untersuchung, die am Institut fiir Konstruktion der Universitiit-GH Siegen fiir einen Beitrag zum Unterausschul~ "Symbole in der Getriebetechnik" der IFToMM-Kommission A unter Leitung von Professor Dr-Ing. F. J. Gierse durchgefiihrt wurde. Ziel dieser Arbeit ist es, zu einer Vereinheitlichung in den Darstellungsarten mechanismen- bzw. getriebetechnischer Elemente beizutragen, wobei deren deutliche und verst/indliche grafische Gestaltung besonders beriicksichtigt werden soil. Nach der Durchfiihrung einer Ist-Zustands-Analyse der im Schrifttum[1-9] verwendeten Darstellungsarten von Mechanismen und Getrieben bzw. deren Elemente werden diese an Hand von grafischen Kriterien beurteilt. Auf der Grundlage dieser Untersuchung werden dann erste Vorschliige formuliert, wie einzelne Mechanismen- bzw. Getriebeelemente, aber auch aus diesen zusammengesetze Gesamtgetriebe, sinnvoll grafisch gestaltet werden k6nnten. 1. G R A F I S C H E

DARSTELLUNGSARTEN

VON OBJEKTEN

Ein realer Gegenstand kann sowohl dreidimensional als Modell (Skulptur) oder 3D-Bild als auch zweidimensional als Foto, Gemiilde, Zeichnung oder Skizze dargestellt werden [10]. Diese sog. ikonischen Darstellungen k6nnen den Gegenstand realistisch, abstrahierend (vereinfacht) oder transformierend (das Wesentliche hervorhebend) beschreiben, eine ,~,hnlichkeit mit dem darzustellenden Objekt ist jedoch immer vorhanden. Ein Sonderfall dieser ikonischen Darstellung sind die Piktogramme. Diese haben international (zumindest in gleichen Kulturkreisen) meist eine festgelegte Bedeutung und stellen Gegenstiinde, aber auch Vorg/inge, Begriffe, Eigenschaften u. dgl. als vereinfachtes, formelhaftes grafisches Zeichen dar. Piktogramme sollten so gestalten werden, dal3 sie mfglichst ohne vorheriges Lernen, Zusatzwissen oder spezielles Bildungsniveau zu verstehen sind[ll]. Damit Piktogramme als Vertreter einer bestimmten Piktogrammgruppe erkannt und nicht mit anderen Zeichen verwechselt werden, ist es erforderlich, die Piktogramme nach einem einheitlichen, zuvor festgelegten Prinzip zu gestalten [11]. Im Gegensatz zu den ikonischen Darstellungen sind Symbole (symbolische Darstellungen) abstrakte Zeichen, die stellvertretend fiir Gegenstiinde, Begriffe, Eigenschaften, Vorg/inge u. dgl. tDieser Beitrag ist Herrn Professor Dr-lng. Franz Josef Gierse zu seinem 60. Geburtstag am 28 Juni 1990 gewidmet. 397

398

JORGEN JAKOB¥

stehen, ohne mit diesen ,g,hnlichkeiten zu haben (z. B. 0 ftir das Gestell eines Mechanismus, l~ fiir die Lfinge des Antriebsgliedes. . . . ). Symbole sind nicht selbsterkl~irend und fiir eine einheitliche Benutzung ist eine vorherige Absprache erforderlich. Im weiteren werden nur die ikonischen Darstellungen von Mechanismen und Getrieben bzw. deren Elemente behandelt. Dabei sollen jedoch keine eng begrenzten Konstruktionsprinzipe vorgegeben werden, wie sie ffir die Gestaltung von Piktogramme erforderlich wfiren, sondern es sollen sinnvolle Darstellungsalternativen vorgeschlagen werden, um auch weiterhin individuelle Gestaltungsm6glichkeiten zu gewfihrleisten. 2. I S T - Z U S T A N D

IN D E R D A R S T E L L U N G UND GETRIEBEN

VON MECHANISMEN

In den Tafeln 1.1 und 1.2 sind die in einer Schrifttumsrecherche[l-9] ermittelten, unterschiedlichcn Darstellungsarten einiger ausgew~ihlter Mechanismen- und Getriebeelemente abgebildet. Die Auflistung ist nicht vollst/indig und es werden jeweils die am hfiufigsten vorkommenden Darstellungsarten aufgeffihrt. Dabci zeigcn sich bci dcr Darstellung dcr Elemente yon Kurven- und Zahnradgetrieben keine wcsentlichcn Unterschiedc. Differenzen treten haupts~ichlich bei der Darstellung von Gestell, Drehgelenk (einfach, mchrfach, gcstcllfcst), Glied, Schleifc und Schieber auf. Dabci ist besonders hinzuwciscn auf die untcrschiedlichcn Darstellungsweisen --des Gestclls mit drci, vicr odor mehr "Erdungsstrichen"; --yon einfachen und mehrfachen Drehgelenken durch einen oder zwei Kreise mit zum Tell schr geringer Radiendiffcrenz; --yon Gliedern als Strich- oder Flfichenelementc und --von tern/iren Gliedern als schraffierte Dreiecke, abgewinkelte Linien. . . . . 3. K R I T E R I E N

Fl~R DIE IKONISCHE DARSTELLUNG UND GETRIEBEN

VON MECHANISMEN

Ffir die vcreinfachtc grafisch¢ Darstellung von Mechanismen und Getrieben bzw. deren Elemente sollcn die folgenden, allgemeincn Kriterien gelten: --Die Darstellung solltc nicht tiberladen sein. - - A u f zu gro[3c Rcdundanz yon Zeichnungselementen (z. B. bei den "Erdungsstrichcn" bcim Gestell) sollte verzichtet werden. --Die Funktionen des dargestellten Mechanismus oder Getriebes und deren Elemonte solltcn klar erkennbar sein. --Dcr Zweck dcr Darstcllung eines Mechanismus oder Getricbes (z. B. Funktionsskizze, Skizze ffir Anwendung eines grafischen Verfahrens . . . . ) sollte berticksichtigt werden. --Die Vcrwendung yon Ma[~rastern und Elemente-Bausteinen ist zu empfchlen. --Zusammcngeh6rende Elemente sollten deutlich gekennzeichnet scin. --Hinweislinien solltcn sich yon den Mechanismen- und Getriebeelementen deutlich unterscheiden. --Die Zcichnungselementc miissen auch beim Vergr6~ern oder Verkleinern des Originals deutlich crkennbar bleiben (z. B. durch Vermeidung yon zu geringen Linienabst/inden bei Parallelen, konzentrischen Kreisen . . . . ). Zusfitzlich wird bci den in Kapitcl 4 gegebenen Empfehlungen beriicksichtigt, dal3 Mechanismen und Getriebe immer hfiufigcr auch an CAD-Systemen dargestellt werden, z. B. um ein kinematischcs Analyse- oder Synthescvcrfahren durchzuffihren [12]. Besonders hier ist die Einfachheit der Erstellung untcr Beriicksichtigung der vorhandenen CAD-Bcfchle zu beachten, und gerade hicr ist das Anlegen eines Elemente-Bausteine-Systems bcsondcrs zu empfehlen.

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Taf~l 1,~. Darstcllung yon Mechanismcrl- urid ~ctricl~elemenien im Schrifttum (Portsctzung).

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Ikonische Darstellungyon Mechanismenund Getrieben 4. E M P F E H L U N G E N

FI~R D I E I K O N I S C H E D A R S T E L L U N G UND GETRIEBEN

401

VON MECHANISMEN

Die im folgenden gegebenen Empfehlungen beschr~inken sich auf die Darstellung der Elemente, bei denen in der Schrifttumsrecherche (Kapitel 2, Tafel 1.1 und 1.2) unterschiedliche Darstellungsarten zu finden waren. In den Tafeln 2.1 und 2.2 werden zur Vereinheitlichung dieser Darstellungen von Mechanismenund Getriebeelementen Darstellungsalternativen (mit Erl~iuterungen) der Grundelernente unter Beriicksichtigung der in Kapitel 3 formulierten Kriterien vorgesehlagen. Dabei sind die folgenden Punkte besonders zu beaehten:

Darstellung des Gestells (Bild a in Tafel 2. I) o Verwendung der gleichen Strichst/irke wie bei den iibrigen Getriebegliedern. o Kennzeichnung durch drei Erdungsstriche. o Zum Erreichen einer besseren Obersicht kann die Darstellung des Gestells durch seine gestellfesten Gelenke (s.u.) erfolgen.

Darstellung yon nicht-gestellfesten Drehgelenken (Bild b in Tafel 2.1) o Darstellung grunds/itzlich als einzelner Kreis. Der Durchmesser sollte das 2- bis 5-fache der Strichst/irke der Getriebeglieder betragen und ist von der Anzahl der angeschlossenen Glieder abh~ingig. o Mehrfachgelenke ergeben sich durch die Anzahl der angeschlossenen Getriebeglieder. Eine besondere Kennzeichnung (z. B. dureh zwei oder noeh mehr konzentrisehe Kreise) ist daher nicht n6tig. o Die Striehst/irke des Gelenkes kann auch geringer sein als die der Getriebeglieder. Hierbei ist der saubere zeichentechnische Anschlu[3 der Getriebeglieder zu beachten. o Bei der GetriebedarsteUung fiir den Einsatz grafiseher Verfahren miissen die Gelenkmittelpunkte gekennzeichnet werden (z. B. durch Punkt oder Mittellinien).

Darstellung gestellfester Drehgelenke (Bild b in Tafel 2.1) o Bei der Gelenkdarstellung als Kreis mit zwei geschw/irzten, gegeniJberliegenden Segmenten kann der Kreisdurchmesser um das etwa 1,5-fache gr613er sein als bei den nicht-gestellfesten Gelenken.

Darstellung yon Mechanismen- bzw. Getriebegliedern Biniire Glieder (Bild c in Tafel 2.1): o Fiir kinematische Anwendungen sollte die Strichdarstellung gew~ihlt werden (Strichst/irke: 0.5-1 mm bei Blattformat A4 und kleiner). o Um die Anschaulichkeit zu erh6hen, kann eine konstruktiv ausgefiihrte, fl~ichige Darstellung der Glieder gew/ihlt werden (diese ist nicht sinnvoll, wenn viele kinematische Gr6~en (z. B. Winkel, Konstruktionslinien . . . . ) eingezeichnet werden sollen). Terniire Glieder (Bild d in Tafel 2.1): o Liegen die Gelenkpunkte auf einer Geraden oder in einem stumpfen Winkel zueinander: Strichdarstellung, bei der das mittlere Gelenk dureh einen zus/itzlichen Bogen iiberbriickt wird. o Sonst: deutliehes Kennzeichnen der Koppelebene (z. B. mit durehgehender Sehraffur). Schieber und Schleife (Bild e und f in Tafel 2.2) Der Anwender sollte sich dabei fiir den jeweiligen Anwendungsfall die giinstigste Darstellung ausw~ihlen.

402

JORGEN JAKOBY

Bezelchnung

DorstelLunglaLternotlven

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Anmerkungen :3 "ErdungsstrJche" $iN.1 o u | r l i c h e n d ; oltern0tive D0rstelLung : (:lurch gelitesteLLfeste eeLenke ( s. uJ

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(d) Tafel 2. l. Vorschl/ige zur Darstellung von Mechanismenelementen.

$(umpfen

spitzem

WinkeL

Ikonische Darstellung von Mechanismen und Getrieben 8ezelchnung

Anmerkungen

DorlteLLungioLter notlven

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Schleber

403

(Die An$chLur:JgLleder dorgeltetLt )

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SchLeife

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Tafel 2.2. Vorschl~ige zur Darstellung von Mechanismenelementen (Fortsetzung).

Beim Zusammenfiigen der einzelnen Elemente zu Gesamtmechanismen und -getrieben (Tafel 3) sollten die folgenden Punkte beachtet werden: --Es sollten verschiedene Strichst~irken benutzt werden (fOr gleiche Zeichnungselemente natiirlich immer die gleiche Strichst/irke) (Bild a in Tafel 3). --Pole und Koppelpunkte sollten als Kreise mit geringerem Durchmesser als die Drehgelenke dargestellt werden. Fallen Pole und Gelenke zusammen, sollte nur die Gelenkdarstellung gew/ihlt werden (Bild a in Tafel 3). --Befinden sich zwei Getriebeglieder in Decklage, so sollte eines davon gekr6pft dargestellt werden (Bild c in Tafel 2.1). --Hinweislinien sollten in der dfinnsten verwendeten Strichst/irke o gerade oder abgewinkelt; o nicht in gerader Verl/ingerung einer anderen Linie gezeichnet werden (Bild b in Tafel 3). --Linien sollten da unterbrochen werden, wo MiBverst~indnisse auftreten k6nnten (z. B. bei der Kreuzung zweier Getriebeglieder) (Bild c in Tafel 3). --Die die Hauptaussage der Zeichnung unterstiitzenden Linien sollten durchgezogen werden. Die in diesem Beitrag gegebenen Empfehlungen sind als Anregung gedacht, bei der Erstellung von Zeichnungen im Bereich der Mechanismen- und Getriebetechnik auch auf eine deutliche, verst~indliche und ansprechende grafische Gestaltung zu achten. Dabei sollten die individuellen Freiheiten der jeweiligen Autoren bei der Gestaltung solcher Darstellungen jedoch nicht eingeschr~nkt werden.

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JORGEN JAKOBY

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Tafel 3. Beispiele zur Darstellung von Mechanismen. SCHRIFTTUM 1. F. J. Gierse, Vorlesungsbegleittext Getriebetechnik. Universit/it-Gesamthochschule Siegen, Siegen (1989). 2. G. Dittrich und R. Braune, Getriebetechnik in Beispielen. Oldenbourg, Miinchen (1978). 3. A. Bock, Begriffe und Darstellungsmittel der Mechanismentechnik. KDT-Empfehlungen 4/73/72, 2. iiberarbeitete Auflage, Herausgeber: Kammer der Technik, Bezirksvorstand Suhl (1978). 4. O. Kraemer, Getriebelehre. Braun, Karlsruhe (1971). 5. W. Lichtenheldt und K. Luck, Konstruktionslehre der Getriebe. Akademie, Berlin (1979). 6. P. Lohse, Getriebesynthese. Springer, Berlin (1983). 7. N. S. Sandor und A. G. Erdmann, Advanced Mechanism Design. Prentice-Hall, London (1984). 8. J. Volmer, (Autorenkollektiv): Getriebetechnik-Lehrbuch (5, Auflage). VEB Teehnik, Berlin (1987). 9. H. Rankers, Vorlesungsbegleittext Leer der Meehanismen. Technische Hochschule Delft (1985). 10. F. J. Gierse, Begleittext zur Vorlesung "Methodik des Konstruierens". Universit~it-Gesamthochschule Siegen, Siegen (1989). 11. H. Erke, Psychologische Grundlagen der visuellen Kommunikation. Vorlesungsskript Technische Universit~it Braunschweig (1975).

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12. w. Zientz, Zeichnerische Verfahren zur kinematischen Analyse und Synthese von Mechanismen auf einem CADArbeitsplatz. Vortragsmanuskript anl/if~lich der Fachtagung Getriebetechnik 1987, Rostock-Warnemiinde, Wissenschaftliche Zeitschrift der Wilhelm-Pieck-Universit~it Rostock, Naturwissenschaftliche Reihe, Heft 5, 36. Jahrgang (1987). FIGURATIVE

PRESENTATIONS

OF MECHANISM

ELEMENTS

Abstract--In the Theory of Machines and Mechanisms (TMM) there exist a lot of different kinds of graphical presentations for the same mechanism components and sub-assemblies. This present work is the result of an examination, which has been done at the "Institut fiir Konstruktion" at the University of Siegen for the sub-committee "Mechanism Symbols" of IFToMMcommission A and will show initial attempts for a standardization of these presentations and will offer some help to create attractive and clear alternatives of these presentations. For this there will be an explanation given of the different kinds of graphical presentations of objects and then the results of the analysis of the present use of graphical presentations about TMM in the literature [1-9] will be presented. Some criteria for a convenient design of these graphical presentations will be formulated and finally recommendations and alternatives for the design and the presentation of the above mentioned elements and mechanisms will be demonstrated.