т игне е 61, 3/ 33 'ЛТ^-.л___________________.....>.
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ
МАШИНЫ
ЧАСТЬ f
From www.arif-ru.narod.ru
В. Н. РЯЗАНКИН, Г. П. ЕВСТИГНЕЕВ,
Н. Н. ТРЕСВЯТСКИЙ
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ
МАШИНЫ
Часть 1
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ
КЛАВИШНЫЕ МАШИНЫ
Под редакцией
д-ра техн, наук проф. С. О. ДОБРОГУРСКОГО
Допущено Главным управлением политехнических и машиностроительных вузов Министерства высшего образования СССР в качестве учебного пособия для машиностроительных вузов и факультетов
ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Москва 1957
50
В книге дйны кла.сс«4>ик^ции "клавишных вычислительных машин и механизмов этих машин и элементы теории устройств, дано описание конструкций различных клавишновычислительных машин.
Книга предназначена в качестве учебного пособия для втузов и вузов по курсу «Вычислительные машины» и является его первой частью.
Книга может также служить пособием для специалистов вычислительной техники, желающих углубить свои знания при изучении этих машин.
Рецензенты канд. техн, наук Б. Г. Доступов н инж. В. И. Добросмыслов
Редакция литературы по машиностроению и приборостроению Зав. редакцией Н. В. ПОКРОВСКИЙ
ПРЕДИСЛОВИЕ
В настоящее время во многих технических и экономических высших и средних учебных заведениях страны изучается курс конструкции счетных машин. Настоящий учебник составлен в соответствии с учебными программами некоторых вузов и втузов, где этот курс на протяжении ряда лет читался авторами книги.
В учебнике дана классификация машин и механизмов, изложены основы теории конструкций клавишных счетных машин и приведено описание ряда машин.
При составлении книги авторы применили термины, разработанные комитетом научной терминологии при АН СССР.
В введении дается общая классификация средств вычислительной техники и вычислительных машин с целью общего обзора уровня современного состояния вычислительной техники. Там же дается краткий обзор развития вычислительной техники.
В первой главе представлена классификация клавишных вычислительных машин по их конструктивным и эксплуатационным признакам с указанием структуры машин и движения обрабатываемых числовых величин в механизмах машин.
Во второй, третьей и четвертой главах рассматриваются конструктивные принципы устройства исполнительных механизмов, связь рабочих циклов машин и математических методов, по которым действуют эти механизмы.
Эти главы написаны для обобщения основных теоретических вопросов конструкции машин и их механизмов с тем, чтобы читатель мог установить общность принципов устройства вычислительных машин.
В остальных главах описаны клавишные машины. Чтобы полнее иллюстрировать рассмотренные в предыдущих главах принципы действия машин, в учебном пособии описаны не только советские, но также и некоторые распространенные в СССР машины иностранных фирм.
В первой части учебника рассматриваются клавишные вычислительные машины с механическими исполнительными механизмами и устройствами. В последующих частях предполагается изложить теоретические основы и описание конструкций вычислительных электромеханических я электронных машин с клавишным и автоматическим вводом числовых исходных данных.
Авторы выражают надежду, что настоящий учебник окажется полезным не только студентам вузов и втузов, но также преподавателям.
4
Предисловие
студентам техникумов и инженерно-техническим работникам, занятым обслуживанием вычислительных машин, позволит им углубить свои знания по теории счетных машин и конструкции их механизмов.
Книга написана коллективом авторов. Проф. С. О. Добро-гурским выполнено общее редактирование учебного пособия, Г. П. Евстигнеевым описаны: арифмометр, вычислительные машины ВК и счетно-записывающие СДУ-110 и АЕС. В. Н. Рязанкиным разработаны первая, вторая, третья, четвертая и пятая главы, а также описан вычислительный автомат САР, счетно-записывающая машина СД-110м и электрические цепи фактурной машины. Н. Н. Тресвятским разработана восьмая глава и описана вычислительная машина «Мерседео.
ВВЕДЕНИЕ
Развитие многих отраслей науки, техники, промышленности, сельского хозяйства, торговли всегда связано с необходимостью выполнения много-численных и трудоемких вычислительных, учетных, статистических работ, с решением сложных математических задач, систематизацией и анализом полученных результатов.
Специфические условия выполнения каждого вида вычислительных пабот, различия в требованиях к точности, срокам и оперативности получения результатов вычислений объясняют появление разнообразной вычислительной техники.
Фиг. 1. Классификация вычислительной техники.
Под вычислительной техникой подразумевается совокупность средств, предназначенных для снижения трудоемкости и ускорения вычислений и других операций, связанных с вычислениями. В понятие вычислений входят различные приемы решения математических задач с выполнением счетных и логических операций.
Вычислительную технику составляют различные вычислительные машины, устройства, приборы, таблицы и номограммы (фиг. 1).
Вычислительная машина представляет собой совокупность механизмов и блоков, конструктивно объединенных в машину, предназначенную для вычислений.
Вычислительное устройство применяется для управления работой других машин или установок. Обычно оно является узлом и служит для решения задач, характерных для того процесса, которым оно зправляет. В этих устройствах исходные данные вводятся либо путем предварительной установки, либо путем автоматического восприятия от других устройств машин. Вычисленные результаты используются для изменения положения машины, ее исполнительных устройств или режима работы управляемой машины.
Вычислительный прибор. В технике нет четкого определения различий между машинами и приборами. Обычно под вычислительным прибором подразумеваются несложные и малые по габаритам конструкции, предназначенные для решения определенного класса математических задач. В вычислительных приборах восприятие исходных дан ных и выдача вычисленных результатов обычно не автоматизированы.
6
Введение
К приборам относят: вычислительные линейки, диски, барабаны с размерными шкалами, а также планиметры, интегриметры, пантографы, интеграфы и т. п.
Таблицы и номограммы, относящиеся к вычислительной технике, рассматриваются как приспособления, ускоряющие процесс вычислений.
Таблицей называются систематизированные значения функции для выбранных значений аргумента (таблицы логарифмов, тригонометрических величин и др.).
Номограммой называется графическое изображение функциональной зависимости между несколькими переменными, служащими для нахождения численной величины одной из них по заданным значениям других.
Номограммы предназначены для замены вычислительных работ.
Вычислительная техника развивается по двум основным направлениям. В соответствии с этим вычислительные машины, устройства и приборы разделяются на цифровые или дискретного действия и моделирующие или непрерывного действия
Фиг. 2. Классификация вычислитель- (фиг. 2).
ных машин.	Цифровые машины, уст-
ройства и приборы выполняют арифметические операции над числами, преобразовывая их в соответствующее количество механических или электрических импульсов. Эти импульсы подсчитываются и регистрируются особыми механизмами и блоками. Для решения некоторой задачи на цифровой машине эта задача должна быть сведена к последовательности выполнения четырех арифметических действий, т. е должна быть задана программа вычислений.
Основным преимуществом цифровых машин является высокая точность их вычислений, определяемая разрядностью, т. е. цифровой емкостью указанных механизмов и блоков. Цифровые машины универсальны — пригодны для решения весьма широкого круга задач, так как любая математическая задача может быть решена численными методами. Этими достоинствами объясняется то, что цифровые машины широко-применяются во всех областях народного хозяйства, для научных вычислений, в инженерных расчетах, статистике, учете и т. д. Их недостатком является относительная сложность конструкции и необходимость специальной подготовки, т. е. программирования решаемых задач. К ним относится подавляющее большинство существующих приборов и машин, начиная от широко распространенных конторских счетов и кончая большими быстродействующими вычислительными машинами с программным управлением.
Моделирующие машины, устройства и приборы непрерывного действия оперируют с непрерывно изменяющимися переменными данными, выраженными физическими величинами — углами поворота вала, силами тока, напряжениями и т. и. Они представляют собой систему (механическую, электрическую, электронную. гидравлическую и т. п.), в которой при решении математической задачи существуют зависимости, аналогичные зависимостям исследуемого процесса, т. е. они являются математической моделью изучаемого-процесса или задачи (отсюда и происходит их название аналоговые или моделирующие). Процесс вычисления производится непрерывно по установленной математической закономерности.
Введение
7
В силу указанных свойств они всегда специализированы; их структура и схема выбираются в соответствии с классом решаемых задач (для решения алгебраических уравнений, для решения обыкновенных дифференциальных уравнений и т. п.). Они позволяют осуществлять быструю подготовку и удобны для качественной оценки решаемых задач.
Их существенный недостаток — ограниченная точность вычисляемых результатов. В различных машинах ошибки вычисления достигают 5—0,1%, в наиболее точных — 0,01%. Увеличение точности вычислений
вызывает резкое усложнение конструкции и повышение стоимости этих
изделий. К этому типу относятся приборы начиная от логарифмической-
линейки и кончая крупными машинами — мощными дифференциальными анализаторами включительно.
Развитие способов преобразования непрерывных данных в цифровые и обратно, хотя и дало возможность создания третьего промежуточного типа непрерывноцифровых машин, однако это направление достаточно четко еще не определилось и поэтому нами не рассматри
Фиг. 3. Классификация цифровых машин
вается.
По способам механизации
ввода чисел и автоматиза-
ции управления цифровые вычислительные машины разделяются на три. основных класса (фиг. 3):
1-й класс — клавишные (отдельные модели рычажные) вычислительные машины с ручным вводом цифровых данных;
2-й класс — перфокарточные вычислительные машины (счетно-аналитические) с автоматическим вводом цифровых данных;
3-й класс -— вычислительные машины с автоматическим вводом цифровых данных и программой управления вычислениями (быстродействующие машины).
Цифровая вычислительная техника имеет свою историю развития. Простейшие счетные приборы, такие как «Абак» — счеты, основанные на пятиричной системе, «Сван-пан» — китайские счеты, основанные на двоично-пятиричной системе, известны в течение многих столетий. Очень давно также известны широко применяемые русские счеты, основанные на десятичной системе счисления.
Все эти приборы не могут выполнять простейшие логические операции и облегчают производство только элементарного счета. Поэтому они получили название счетных приборов. Все логические операции при вычислениях выполняются оператором, работающим на приборе.
Созданием первых вычислительных машин, которые наряду со счетом могли бы выполнять простейшие логические операции, например передачу десятков в вышестоящий разряд и др., занимались многие выдающиеся ученые.
В 1642 г. Блез Паскаль, выдающийся французский физик, изобрел и построил первую суммирующую машину. Знаменитый немецкий математик Лейбниц в 1672 г. построил первую машину, применив в ней’ ступенчатые валики и поразрядно перемещающуюся каретку счетного*
8
Введение
механизма, на которой можно было выполнять операции сложения, вычитания и умножения чисел. В 1882 г. русский академик Пафнутий Львович Чебышев сконструировал и построил вычислительную машину, выполняющую все четыре арифметических действия, изобрел и впервые применил непрерывную систему передачи десятков, отличающуюся высокой надежностью работы. В 1874 г. в Петербурге В. Т. Однером был создан рычажный арифмометр, который по своим технико-эксплуатационным свойствам оказался наиболее удачной конструкцией того времени и был широко распространен во многих странах.
В соответствии с уровнем техники того времени вычислительные машины создавались на механических элементах, связанными в сложные кинематические цепи. На базе этих и других изобретений был создан класс машин с ручным вводом исходных цифровых данных. Эти машины предназначаются для механизации индивидуального труда вычислителя. Они широко применяются в централизованных машино-счетных бюро (МСБ) и являются наиболее распространенными из цифровых вычислительных машин. Серийный и массовый выпуск многочисленных моделей этих маши производится как в СССР, так и в ряде зарубежных стран.
Следующий этап развития вычислительной техники начался в конце прошлого столетия, когда в 1890 г. для проведения переписи населения были впервые применены машины, работающие на перфокартах. С тех пор перфокарточные вычислительные машины непрерывно совершенствуются и к настоящму времени являются наиболее распространенными машинами с автоматическим вводом исходных данных.
Перфокарты являются носителем числового материала, на них по заранее составленному шифру-макету пробиваются отверстия, которыми зашифровываются числа с основного, первичного документа, подлежащего вычислительной обработке. В отличие от клавишных машин, перфокарточные вычислительные машины или, как иногда их называют, счетно-аналитические машины используются главным образом для обработки больших массивов однородных числовых документов и применяются на машино-счетных станциях (МСС), крупных предприятиях и фабриках механизированного учета (ФМУ).
Чтобы повысить производительность, улучшить технологию обработки перфокарт, эти машины специализируют для выполнения отдельных операций их обработки, например, машины для нанесения отверстий в перфокартах — перфораторы, машины для контроля правильности пробивки отверстий — контрольники, машины для суммирования числовых значений пробивок перфокарт — табуляторы и т. п. Таким образом, организация вычислительных работ с применением перфокарт или, иначе, перфокарточный метод учета требует применения комплекта, т„ е. применения нескольких различных по назначению машин, необходимых для законченного исполнения вычислительных работ.
Эти машины изготовляются с применением как механических, так и электромеханических элементов. Наиболее распространены электромеханические перфокарточные вычислительные машины, что объясняется их более простой перестройкой с одного вида работы на другой и возможностью конструктивного усовершенствования и расширения их эксплуатационных качеств. Последнее достигается развитием их электрической схемы и применением стандартных электромеханических элементов (реле, электромагнитов и т. п.). В настоящее время перфокарточные машины серийно выпускаются как в СССР, так и в ряде стран Европы и Америки.
Позднейший этап развития цифровой вычислительной техники наметился 10—15 лет назад. Бурное развитие ряда новых отраслей науки и техники — ядерной физики, аэродинамики, термо- и гидродинамики, обо-
Введение
9
рониой техники — поставило проблему быстрого решения весьма сложных и трудоемких задач и необходимости автоматического управления и регулирования некоторых производственных и технологических процессов. Решение этих проблем существовавшими средствами вычислительной техники оказалось малоэффективным. Поэтому были сделаны попытки создать вычислительные быстродействующие машины вначале на электромеханических, а затем и на электронных элементах. Особенно удачными оказались машины импульсного принципа действия с применением электронных исполнительных элементов. Это привело к качественному скачку эффективности применения вычислительной техники и ее быстрому дальнейшему развитию. Так возник третий класс цифровых вычислительных машин с автоматически управляемой программой решения задач, которые характеризуются резким увеличением (в тысячи и десятки тысяч раз) скорости вычисления и возможностью хранения большого количества промежуточных результатов вычислений для автоматического их использования в ходе дальнейших вычислений.
Первые быстродействующие машины вначале строились с большим количеством электронных ламп (несколько тысяч ламп в одной машине), были очень дороги и потребляли много энергии. Работа этих машин была неустойчива вследствие быстрого выхода из строя электронных ламп.
В дальнейшем лампы были полностью или частично заменены более долговечными малогабаритными полупроводниковыми элементами —- кристаллическими диодами, транзисторами, ферритами, потребляющими меньше энергии. С уменьшением мощности и габаритов вычислительных блоков расширились границы применения электроники и вычислительной техники, и она теперь начинает применяться в отдельных перфокарточных и клавишных вычислительных машинах.
С внедрением электроники в вычислительные машины резко расширяется сфера применения вычислительных устройств для управления различными технологическими процессами, автоматическими линиями, автоматизированными предприятиями.
В настоящее время созданы машины, станки и отдельные крупные агрегаты, которые управляются вычислительными устройствами полностью автоматически, без участия рабочих.
Значение вычислительной техники для дальнейшего прогресса науки, техники и народного хозяйства исключительно велико.
Советское правительство и Центральный Комитет КПСС придают большое значение ее дальнейшему развитию в СССР. В директивах XX съезда КПСС по шестому пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР на 1956—1960 гг. отмечается необходимость «Развивать научно-исследовательскую и лабораторную базу приборостроения, радиотехники и электроники и резко улучшить ее техническую вооруженность. Усилить работы по конструированию и производству автоматических быстродействующих вычислительных машин для решения сложных математических задач и счетно-математических машин для автоматизации управления производственными процессами. Повысить точность и улучшить качество изготовления приборов. Обеспечить разработку новых средств автоматики, основанных на последних достижениях физики, электроники, радиотехники. Широко развернуть научно-исследовательские работы по полупроводниковым приборам и расширить их практическое' применение... Увеличить за пятилетие изготовление приборов и средств автоматизации примерно в 3,5 раза, в том числе приборов для контроля и автоматического регулирования технологических процессов — в 4 раза, счетных и счетно-аналитических машин в 4,5 раза»...
ГЛАВА 1
КЛАССИФИКАЦИЯ КЛАВИШНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ МАШИН И ИХ СТРУКТУРНЫЕ СХЕМЫ
Распространенное разделение вычислительных машин по функциональному признаку на суммирующие и вычислительные иногда вызывает затруднения правильного определения эксплуатационного назначения машин, потому что некоторые машины, специализированные для сложения и вычитания, могут успешно выполнять операции умножения и деления чисел и, наоборот, на машинах, специализированных для выполнения операций умножения и деления, оказывается возможным выполнять все четыре арифметических действия. Классификация вычислительных машин осложняется и тем, что в машины всех классов часто включаются блоки управления автоматическим умножением и делением. Следовательно, для классификации внутри каждого класса вычислительных машин в качестве определяющих признаков должны быть приняты комплексы эксплуатационных свойств машин, определяющих технологию обработки документов.
Поэтому классы машин подразделяются на группы, подгруппы, виды и модели. Каждая новая группа, подгруппа и вид должны являться более высокой ступенью развития устройств, блоков или механизмов, автоматизирующих обработку введенных в машину чисел или изменяющих эксплуатационные возможности машины по обработке документов. Интересно отметить, что с количественным увеличением одинаковых по функциям механизмов в отдельных группах машин возникает новая ветвь их эксплуатационного применения, новое качественное значение для технологии обработки документов на вычислительных машинах.
Внутри класса клавишные вычислительные машины разделяются на следующие подразделения:
1.	Группы машин определяются эксплуатационным назначением машины. Это назначение зависит от степени развития ее конструкции, от применения исполнительных механизмов, коренным образом изменяющих технологию обработки документов (т. е. предназначенных только для вычислений, вычислений и записи на ленте, вычислений и записи в нескольких различных по формуле документах с регистрацией обрабатываемых величин на ленте и т. п.).
2.	Подгруппы машин определяются специализацией машины. Эта специализация зависит от конструктивных свойств ее исполнительных механизмов, влияющих на эффективность выполнения арифметических действий, т. е. от механизмов, специализированных для выполнения операций сложения и вычитания — суммирующие машины или для выполнения операций умножения и деления с возможностью выполнения сложения и вычитания — вычислительные машины.
Классификация клавишных вычислительных машин и их структурные схемы 1 к
3.	Виды машин различаются по степени автоматизации управления рабочими процессами (т. е. машины с ручным управлением работой исполнительных механизмов, полуавтоматическим, автоматическим).
4.	Модели машин отличаются конструктивными видоизменениями исполнительных механизмов данного вида или подгруппы машин (т. е. количеством разрядов исполнительных механизмов, добавлением простейших вспомогательных механизмов и т. п.).
По этим признакам машины можно подразделить внутри класса в соответствии с их эксплуатационными и технологическими назначениями.
Направление движения числового материала в исполнительных механизмах, их количество, а также логические операции управления работой механизмов — так называемая организация конструктивной структуры машины зависят главным образом от эксплуатационных требований, предъявляемых к каждой группе машин, и от принципов устройств исполнительных механизмов, заложенных в основу конструкции рассматриваемой машины.
Эксплуатационные требования, предъявляемые к различным группам машин, сводятся обычно к определению: 1) условий ввода чисел в машину посредством клавишных устройств; 2) выполнения вычислительных операций — сложения, вычитания, умножения, деления и др„ а также к специализации машин в части выполнения этих операций, либо только-сложения и вычитания, либо всех четырех действий, либо в части дополнительных операций (округление, извлечение корня, автоматическая установка запятой н т. п.); 3) выхода числового материала и результатов вычислений, либо в виде цифровых колес счетчиков при записи результатов вычислений вручную, либо в виде устройств автоматической записи на бумажной ленте или на специальных формулярах; 4) скорости выполнения различных операций, распределения числовых материалов в механизмах машины, возможности корректировки вводимых чисел и т. п.
Принципы, заложенные в основу конструкции машин, подчас имеют решающее значение для составления конструктивной структуры машины. Возможности передачи числовых материалов в исполнительные механизмы машины, быстрой перестройки машины с одного вида работы на другой, а также скорости выполнения операций в значительной степени-определяют эксплуатационные качества машины и конструктивные решения ее механизмов.
В настоящее время принцип действия устройств и механизмов большинства клавишных вычислительных машин механический, поэтому здесь будут рассмотрены только такие машины.
Импульсные электромеханические и электронные способы счета и сстройства механизмов, в настоящее время широко внедряемые в быстродействующие автоматические вычислительные машины, здесь не рассматриваются. Настольные импульсные клавишные машины пока находятся в стадии экспериментальных исследований. Однако очевидно, в ближайшие годы и для клавишных счетных машин начнется эра импульсной lexHiiKH с применением электромеханических и электронных элементов, чю заставит коренным образом переработать организацию конструктивных структур машин.
По определению К. Маркса «Всякая вполне развитая рабочая машина состоит из механизмов: двигательного, передаточного и исполнительного».
В современных вполне развитых вычислительных клавишных машинах двигательным механизмом является электропривод, которым снабжается подавляющее большинство механических машин, передаточным>. механизмом — система валов, зубчатых сцеплений, редукторов и других
12 Классификация клавишных вычислительных машин и их структурные схемы
передач Исполнительными механизмами являются механизмы и блоки, производящие обработку числовых материалов.
Поскольку применение счетных машин необходимо в больших масштабах во всех отраслях народного хозяйства, научных организациях, торговле, статистике и т. д., создаются машины, принадлежащие к группам, применение которых наиболее эффективно для выполнения заданного вида вычислений.
Наиболее распространенными являются небольшие по объему подсчеты и вычисления, выполнение которых требует индивидуального труда вычислителя. Для механизации этих работ создана группа клавишных счетных машин, в которых автоматизирован только вычислительный про
цесс.
1. 1. Первая группа — машины с автоматизацией только вычислительного процесса. Здесь уместно отметить, что из всех видов вычислений сложение в среднем занимает 65 — 75% всего объема вычислительных работ, вы читание — 7—10%, умножение—15—25%, деление— 3—5%. Большой удельный вес действий сложения и вычитания чисел выдывает необходимость создания специализированных машин для наиболее эффективного выполнения этих действий. Поэтому в первой группе встречаются так называемые суммирующие
Фиг. 4. Схема суммирующих машин
машины, специализированные для выполнения операции сложения и вычитания — первая подгруппа, и вторая подгруппа — специализированные для умножения и деления, так называемые вычислительные машины.
1.1.1. Первая подгруппа —суммирующие машины автоматически накапливают (суммируют) числа, вводимые в машину оператором. Производительность их работы целиком зависит от квалификации и темпа работы оператора, так как каждое число вводится набором на клавиатуре машины. Для быстрого ввода чисел эти машины выполняются однопериодными, т. е. числа в счетный и другие исполнительные механизмы вводятся во время воздействия оператора на цифровые клавиши, что позволяет оператору все внимание сосредоточить на обрабатываемом материале. Наиболее совершенные модели этих машин имеют электропривод, наличие которого позволяет уменьшить усилие нажатия на цифровые клавиши и этим снизить утомляемость оператора и повысить производительность вычислительных работ. Путем искусственных приемов на этих машинах можно выполнять вычитание и умножение чисел. К этой подгруппе относятся машины «Комптометр», «Калькулятор» и ряд подобных машин однопериодного действия с полной или сокращенной клавиатурой.
Машины первой подгруппы имеют простейшую схему организации конструктивной структуры и состоят из привода, передаточного механизма и исполнительных механизмов, т. е. клавиатуры, устройства переноса и счетчика. В некоторых моделях электропривод и передаточный механизм отсутствуют.
На фиг. 4 представлена схема машины и движения числового мате риала в ее механизмах. Для простоты изображения в этой, а также во всех последующих схемах рассматриваемых машин электропривод и передаточные механизмы не показаны, так как они не участвуют в обработке числовых материалов и выполняют только функции передачи механических движений на исполнительные механизмы машины. Из схемы можно установить, что вводимый числовой материал перемещается в
Классификация клавишных вычислительных машин и их структурные схемы 13-
ОДНОМ направлении от клавиатуры, через устройство переноса, в счетчик. Позарядный сдвиг чисел при передаче их в счетчик может быть осуществлен только смещением его набора на клавиатуре. Количество раз рядов во всех механизмах должно быть одинаковое за исключением счетчика, в котором имеется один лишний высший разряд для накопления десятков.
7. 1.2. Вторая подгруппа — вычислительные машины, специализированные для умножения и деления, могут выполнять также ело жение и вычитание, но с меньшей производительностью по сравнению-с машинами первой подгруппы. Машины второй подгруппы делаются всегда двухпериодными. Во время первого периода набираются и устанавливаются числа в устройствах ввода, во время второго периода происходит пуск машины в работу и перенос числа в исполнительные механизмы. Машины двухпериодного действия отличаются от однопериодных наличием в устройствах ввода механизма установки чисел, которое хранит введенные числа на заданное количество рабочих ходов машины Второй период является периодом вычислительной работы машины и может продолжаться либо в течение одного рабочего хода машины при сложении и вычитании, либо нескольких рабочих ходов при умножении и делении чисел. Производительность этих машин в значительной степени зависит от скорости переноса чисел из устройств ввода в исполнительные механизмы машины, поэтому наличие электропривода в машинах является весьма желательным. В слабо развитых моделях машин применяется ручной привод. Имеются модели с электрифицированным приводом, в которых ручной привод заменен электродвигателем. По роду автоматизации выполнения арифметических действии эти машины подразделяются на неавтоматические, в которых выполнение операций умножения и деления управляются оператором, полуавтоматические, в которых операции деления выполняются автоматически, а умножения — управляются оператором, и автоматические, в которых операции умножения и деления управляются автоматически. Устройства ввода этих машин выполняются либо как полноклавишные, либо десятиклавишными, либо комбинированными с десятиклавишным и полноклавишным механизмами, в некоторых случаях как рычажные.
Конструктивные схемы машин второй подгруппы несколько сложнее машин первой подгруппы, что объясняется специализацией этих машин для вычислительных работ, выполнение которых требует введения в машину дополнительных механизмов и устройств.
К таким дополнительным механизмам следует в первую очередь отнести механизмы сдвига разрядов и дополнительный счетчик оборотов, введение которых обусловливается специализацией машин для выполнения операции умножения Н деления.
Ниже мы приводим схемы всех трех видов машин.
На фиг. 5 представлена схема неавтоматической полноклавишной вычислительной машины. Набранное на клавиатуре число множимого, делителя, слагаемого или вычитаемого фиксируется в механизме установки чисел и сохраняется в нем до конца вычислительного процесса. При пуске машины в работу цифры числа через устройство переноса передаются одновременно в несколько разрядов счетчика результатов. Во время сложения и вычитания цифры вводятся в счетчик без сдвига; при умножении и делении после числа ходов, соответствующих цифре множителя или частного, производится сдвиг разрядов счетчика относительно устройства ввода или наоборот. Вместе со счетчиком результатов производится также поразрядный сдвиг счетчика оборотов, на разрядах которого в процессе -вычисления! накапливается значение множителя или частного. В
{4 Л гассификация клавишных вычислительных машин и их структурные схемы
неавтоматических машинах счетчик оборотов иногда выполняется в виде простейшего фиксатора, т. е. счетчика без передачи десятков (арифмометр). Л\еханнзм сдвига разрядов в некоторых машинах, например в ВК-1. устанавливается на устройстве переноса. В этом случае счетчики не имеют горизонтального перемещения.
Приведенная нами схема для рычажных и десятиклавишных машин несколько видоизменяется. В первом случае установочные рычаги, механизм установки чисел и устройство переноса представляют собой одно
Фиг. 5. Схема неавтоматической полноклавишиой машины.
целое. Во втором случае десятиклавишный механизм ввода будет отделен от механизма установки чисел, объединенного с устройством переноса.
В полуавтоматических машинах (фиг. 6) схема видоизменяется дополнительным устройством управления делением. В этих машинах деление производится методом последовательного вычитания делителя из
Устройство Обода
Мех'рнизм установки чу сел
----------—t f f У т т т т.
Устройство переноса
^Счетчик оборотов
Механизм
„	L-J J, |
Счетчик результатов
rUJ I I I I I II ГТ I LLL, \автсматического сдвига разрядов I— т————————— — — ———— —-------------1 1
Устройство автомат оставления деленпр
Фиг. 6. Схема полуавтоматической вычислительной машины.
делимого, установленного в счетчике результатов. Сигналом для сдвига разрядов является переход высшего разряда счетчика результатов с О на 9 при переборе частного. Этот сигнал передается на устройство управления делением, который заставляет устройство переноса сделать корректирующий ход сложения и после этого включает механизм сдвига для переключения счетчика на следующий разряд. В силу таких условий работы счетчик оборотов должен обязательно иметь механизм передачи десятков.
В автоматических машинах (фиг. 7) умножение производится автоматически после набора множимого, множителя и пуска машины в ра
Классификация клавишных вычислительных машин и их структурные схемы 15
боту. Устройство управления умножением включает в работу механизм сдвига разрядов после того, как будет закончено умножение на цифру множителя, установленную в данном разряде механизма. При этом в различных машинах сдвиг осуществляется либо в сторону высших, либо в сторону низших разрядов. Для получения правильного произведения безразлично, как производить умножение, начиная с высшего или с низшего знака множителя. В некоторых моделях машин приведенная схема иногда усложняется дополнительными устройствами и механизмами.
Фиг. 7. Схема автоматической вычислительной машины.
Такими механизмами могут быть счетчики накопления или устройства обратного переноса вычисленного результата из счетчика в механизм установки чисел и т. п.
2. 2. Вторая группа. Стремление повысить производительность машин, облегчить труд оператора, а также сократить возможные ошибки и улучшить контроль вычислений привело к созданию счетио-записывающих машин, в которых наряду с вычислениями автоматизирована также запись чисел.
Автоматизация записи в этих машинах достигается введением в их конструкцию устройств, которые печатают вводимые в машину числа и вычисленные результаты. В этих машинах одновременно с записью чисел производится также построчная подача бумажной ленты, на которой осуществляется запись. В машинах этой группы вводимые цифры и результаты печатаются цифровыми штангами, • устанавливаемыми для каждого разряда счетчика. Для построчной подачи бумажной ленты или формуляра используется поворот валика, который поддерживает бумагу при записи.
Введение новых механизмов вызвало необходимость коренным образом пересмотреть принципы устройства механизмов машин. Наличие больших масс печатающих штанг вынудило отказаться от однопериодного принципа конструкции машин и снизить скорость работы машин. Это также заставило делать устройства переноса совершающими не вращательное, а возвратно-поступательное движение. Поскольку машины второй группы делаются всегда двухпернодного действия и скорость их работы ограничена, то специализация их для сложения и вычитания или умножения и деления достигается только за счет введения в их конструк-
16 Классификация клавишных вычислительных машин и их структурные схемы
цню автоматики управления выполнением арифметическими действиями.
2. 2. 1. Первая подгруппа — суммирующие записывающие машины. Имеют обычно малоразвитую автоматику, управляющую только образованием сальдо, т. е. положительной или отрицательной разности, выраженной реальным числовым значением. Механизмы ввода этих машин делаются либо полноклавишными, либо десятиклавишными. Более широко распространены десятиклавишные механизмы, у которых набор чисел при суммировании более удобен. На фиг. 8 дана структурная схема
Фиг. 8. Схема полноклавишной счетно-записывающей .машины.
Фиг. 9. Схема десятиклавишной счетно-записывающей машины.
полноклавишной счетно-записывающей машины. На рисунке показано движение числового материала. От устройства переноса числовой материал направляется по двум каналам: в счетчик для накопления и в устройство печати для записи вводимых в машину чисел. Пунктирными линиями от счетчика к устройству записи показано движение чисел при записи накопленного на счетчике итога после окончания подсчета. От высшего разряда счетчика производится автоматическое управление записью реального числа положительного или отрицательного сальдо.
Сдвиг разрядов на полной клавиатуре машины производится смещением набора числа.
На рис. 9 дана схема аналогичной машины с десятиклавишным устройством ввода чисел. Она отличается от предыдущей только отделением механизма установки чисел от клавиатуры и дополнительным механизмом сдвига разрядов в одну сторону. Сдвиг разрядов управляется от цифровой клавиатуры. Во время набора цифр числа при нажатии на цифровую клавишу одновременно с фиксацией цифры в механизме установки чисел производится поразрядный сдвиг его относительно клавиатуры и устройства переноса.
Десятиклавишные счетно-записывающие машины, имеющие действующий от цифровой клавиатуры механизм сдвига разрядов, допускают выполнение умножения. Сдвиг разрядов при умножении осуществляется добавлением нулей к установленному в механизме ввода числу. Этой возможностью часто пользуются при эксплуатации машин. Как показал
Классификация клавишных вычислительных машин и их структурные схемы 1 7
опыт, выполнение операции умножения на этих машинах более эффективно, чем на рычажном арифмометре.
Таким образом, наличие механизма сдвига разрядов в одну сторону делает их слабо развитыми вычислительными машинами.
Производительность машин первой и второй групп показана нафиг. 10 и II1 2 * *.
Для сравнения взяты однопериодные суммирующие машины («Ком лтометр»), двухпериодные вычислительные машины с моторным приводом (КЕВ, КСМ и М-38) и счетно-записывающие десятиклавишные машины (АЕС), описание которых дано в последующих главах книги.
Фиг. 10. Производительности машин	Фиг. 11. Производитель-
при семмированни.	ностн машин при умно-
V	жении.
По горизонтальной оси на графиках отложено количество знаков и ^слагаемых (4—6—8) (фиг. 10) и частота записи итогов (через 5—25— > 100 сложений). По вертикали отложена производительность, выражеч-?\#ая в количестве действий в час. На другом рисунке (фиг. 11) приведены графики, показывающие производительность в зависимости от значности сомножителей и записи результатов при умножении чисел. Из графиков можно установить, что производительность выполнения сложения чисел на десятиклавишных счетно-записывающих машинах выше, чем на машинах первой группы.
2.2.2. Вторая подгруппа вычислительных счетно-записывающих машин имеет более развитую автоматику, управления арифметическими действиями за счет введения в конструкцию машин устройств, которые управляют автоматическим выполнением умножения и деления после ввода сомножителей или делимого и делителя и включаются в работу нажатием соответствующей клавиши.
Машины эти универсальны — пригодны для выполнения всех четырех арифметических операций. По конструктивному выполнению очи являются комбинацией счетно-записывающих машин с устройствами управления автоматическим умножением и делением.
2. 3. Третья группа. Дальнейшим развитием счетных машин, изменившим их эксплуатационные назначения, явилось усовершенствование в устройствах записи механизмов транспорта и подачи бумаги обрабатываемых документов. Вместо обычных валиков для вертикальной подачи
1 В. А. Г и н о д м а н, Механизация .учета и вычислительных работ, Машгиз, 1950.
2 Зак. 1458 *•
f БИиЛИо ькх
ЦК б CXOIJ л*»8!*!
18 Классификация клавишных вычислительных машин и их структурные схемы
бумаги, в машинах третьей группы применяются каретки с валиками увеличенной ширины, так называемые широкие каретки, допускающие не только вертикальное, но и горизонтальное перемещение бумаги. Введение в счетно-записывающие машины широких кареток дало возможность записывать числа не в один, а в несколько вертикальных столбцов, что, в свою очередь, вызывало необходимость пересмотра конструкции машин в сторону расширения их эксплуатационных возможностей, введением
Устройство у пр записи сальдо
Устройство записи
Механизм включения С'/'тчика в уедет-;
Фиг 12. Схема десятиклавишной многосчетчиковой машины.
валик подвижной каретки устройства записи Механизм шагового смещения каретка по графам
дополнительных счетных устройств, выполняющих одинаковые функции. С развитием этих машин возникли многосчетчиковые счетно-записываю-щие машины с записью в формулярах, получившие название многосчетчиковых бухгалтерских машин. В дальнейшем эти машины развивались по пути автоматизации перемещения кареток с остановкой их движения в заданном положении и автоматизации возврата кареток в исходное положение, а также добавления к кареткам приспособлений, дающих возможность записи в карточках, установки формуляров на заданную строчеу и т. п. Таким образом, в машинах этой группы изменение конструкции счетно-записывающих машин пошло по пути увеличения количества счетчиков и изменения механизмов подачи и транспорта бумаги. Остальные механизмы машин сохранились в таком же виде, как и в обычных счетно-записывающих машинах с незначительными конструктивными изменениями.
Л1ашины третьей группы делаются с механизмами ввода либо полно-клавишными, либо десятиклавишными. Схема такой десятиклавишной машины дана на фиг. 12.
Числа из устройства переноса в устройство записи передаются так же, как и в обычных счетно-записывающих машинах Передача числа в определенный счетчик осуществляется после установки каретки устройства записи в заданное положение, одновременно с передачей числа в
классификация клавишных вычислительных машин и их структурные схемы 19
чик производится его запись в вертикальном столбце бумаги. После «си каретка перемещается на следующую колонку, и к устройству
-оса подключается следующий счетчик. По мере записи числа для вдой вертикальной колонки в закрепленных за каждой колонкой счет-ш»а\ накапливаются числа. По окончании подсчета итог, накопленный • « счетчике, автоматически выписывается путем его переноса в устройся записи (показано пунктиром). Постоянная связь одного счетчика ; устройством переноса дает возможность накапливать итоги по строкам • х колонок и получать так называемые горизонтальные итоги.
Ввиду специализации этих машин в основном для выполнения опе-рции сложения и вычитания механизмы управления автоматическим
Счетчик
устройство 6Вода\
Счётчик
Устройство записи пишущего механизма
Счёгпч гооиз итога
Счетчик
Счетчик
_____Валик подвижной, каретки пишущего механизма W аговый_механизм к арс тк и.(Механизм с^хга^разр чOj)в)
.J
Фиг. 13. Схема машины с навесными счетчиками.
умножением и делением устанавливаются очень редко, только в особых случаях применения машин для вычислительных работ.
2.4. Четвертая группа. Чтобы сделать возможным запись не только • 'елового, но и буквенного текста, были построены так называемые шногосчетчиковые полнотекстовые машины. .Механизмы записи этих ма вин построены на базе пишущих машин. Таким образом, эти машины валяются конструктивной комбинацией пишущей машины со счетными •еханизмами и могут полностью записывать оформленные документы, содержащие числовой и буквенный текст, что невозможно сделать ни на •' :ной из машин предыдущих групп.
Эти машины также делятся на подгруппы, имеющие эксплуатацией I ю специализацию.
2. 4. 1. Первая подгруппа. Машины этой подгруппы спе-глализированы для обработки полнотекстовых документов, в которых ароизводится суммирование или вычитание числовых величин. Эту г чгруппу образуют суммирующие многосчетчиковые полнотекстовые машины.
Имеется большое количество различных видов и моделей этих машин Наиболее распространенный вид — машины с навесными счетчиками, выпускаемые многими заграничными фирмами. В этих машинах миниа-г« рные счетные механизмы укрепляются на раме подвижной каретки •ищущего механизма, перемещаясь вместе с ней при записи чисел. Ширима разрядов счетных механизмов равна величине шагового интервала перемещения каретки (т. е. 2,7—3,2 лш). Цифры в разряд счетчика вводятся в момент ее записи.
На фиг. 13 представлена схема такой машины. Приведенная схема оказывает, что машины с навесными счетчиками не имеют механизма остановки чисел, следовательно по роду действия они однопериодные, I что цифры числа в разряды счетчика вводятся во время однократного •ажатия па цифровую клавишу. Полный ввод числа осуществляется по-ледовательным набором всех цифр числа на клавиатуре и постепенным
20 Классификация клавишных вычислительных машин и их структурные схемы
их вводом в разряды счетчика. Машины являются вместе с тем машинами с последовательным вводом числа.
Необходимо отметить, что эти машины не имеют автоматической записи итогов, выписка которых осуществляется оператором вручную путем считывания чисел с цифровых колес счетчика и набора итога на клавиатуре. Наиболее совершенные модели последних выпусков снабжаются автоматической выпиской итогов.
Механизм включения счетчика в работу
Фиг. 14. Схема многосчетчиковой счетно-пишущей машины.
Несмотря на широкое распространение этих машин, в конструктивном отношении они являются морально устаревшими. Автоматизация их работы развита недостаточно, дальнейшее усовершенствование машин затруднено в силу сложности внедрения автоматики для управления работой счетчиков, расположенных на движущейся каретке пишущего механизма.
Более совершенными в конструктивном отношении являются машины, в которых однопериодная запись цифр числа совмещена с двухпериодным вводом числа в счетные механизмы. В этих машинах имеется механизм установки чисел, в котором предварительно фиксируются записываемые числа. Счетные механизмы отделены от пишущего, что дало возможность увеличить размеры счетчиков. Вместе с тем выделение счетных механизмов в самостоятельный узел вызвало необходимость устройства механизма управления включениями счетных механизмов для
Классификация клавишных вычислительных машин и их структурные схемы 21
синхронизации взаимодействия пишущего и счетных механизмов при работе машины.
На фиг. 14 дана схема такой машины. Во время записи числа, оно последовательно набирается на клавиатуре и фиксируется в механизме установки чисел. По окончании записи чисел устройство управления включает соответствующий счетчик, в который затем передается число из механизма установки чисел. В силу раздельности конструкции узлов механизмов записи и счетчиков эти машины имеют два устройства переноса — один для связи пишущего механизма с клавиатурой, другой для связи счетчиков с устройством установки чисел.
\Устройсл1ёо BBodaJ
Счетчик
 । I/ > 1 > i । .
Устройство перен
(механизм Включения счетчика'6работу
Фиг. 15 Схема фактурной машины.
.Механизм у t
'.сдвига Механизм уст чисел1 '.разряда
'lljl||l ^упраВпГП^° Ч^мсотор множим Фиксатор множит.
I II ।	счетчик	|
•| !}||| Ш.1 I 1 п LI.O.IJ.IJ Ij-1
।!	Ж
!|H=—I Г г
йчетчик
| Счет г-Г" I I I
Устройство сдвига запятой
Устройство записи пишищ. мехам.
Устр. упраВл\ записи с ат, о о



Возможны также другие конструктивные схемы машин, например • омбинация пишущей машины для записи только текстового материала счетно-записывающей машины для записи и подсчета обрабатываемых «сел.
2. 4. 2. Вторая подгруппа — вычислительные полнотекстовые машины, специализированные для выписки всевозможных счетов, накладных фактур и т. п. — так называемые фактурные машины. Структурная схема этих машин (фиг. 15) мало отличается от предыдущей, основные изменения в схеме связаны с введением в машину механизмов и устройств, автоматизирующих управление умножением, обеспечивающих правильное расположение записи запятой в вычисленном результате и осуществляющих округления результатов.
2.5. Пятая группа представляет особую группу машин, предназначенных для выполнения различных подсчетов и записи с регистрацией на 'пениальной контрольной ленте, обрабатываемых машиной величин и
22 Классификация клавишных вычислите гьных машин и их структурные схемы
полученных результатов, так называемые контрольно-регистрирующие машины. Эти машины механизируют операции выписки различных чеков, выдаваемых клиенту, с одновременной регистрацией и подсчетом каждой выполненной операции. Они характеризуются наличием чековых механизмов, механизма контрольной ленты, несколькими печатающими устройствами и параллельно работающими одним или несколькими контрольными счетчиками. Специфичность выписки чеков в отдельных областях учета торговли, банковском деле, почтовой связи и т. п. резко отличает одну машину от другой. Поэтому контрольно-регистрирующие машины по роду специализации подразделяются на многие подгруппы: кассовые ап-
Фиг. 16. Схема кассового аппарата.
параты, банковские машины, машины для выписки счетов в гостиницах и т. п.
2.5.1.	Первая подгруппа. Кассовые аппараты предназначены I для регистрации уплаченной суммы и для выписки чека после однократ-1 ного набора числа на механизме ввода. Одновременно с выпиской чека I число передается в один или несколько счетных механизмов для суммирования и записи его (регистрации) на контрольной ленте. Такая регистрация отдельных операций дает возможность в любое время определить сумму денег, находящихся в кассе, и провести полный контроль выданных чеков. Вместе с числовыми значениями на чеках и ленте могут записываться условные знаки, символы или индексы, указывающие отдел или товар, для которых выписан данный чек.
Простейшие модели кассовых аппаратов, применяемые в торговле продуктами со стандартными ценами, иногда предназначаются только лишь для регистрации полученной суммы без выдачи чека. Эти аппараты однопериодного действия имеют упрощенную специализированную клавиатуру, и чековый механизм в них отсутствует.
На фиг. 16 представлена схема обычного кассового аппарата для выписки чека. Машина имеет две клавиатуры, из которых одна для набора чисел делается обычно полноклавишной, другая для набора индексов— специализированная, т. е. с условными символами или обозначениями.
Классификация клавишных вычислительных машин и их структурные схемы 23
Эти машины — двухпериодиого действия и поэтому устройства ввода имеют механизмы установки чисел. Посредством устройства переноса числовой материал направляется в счетчик и печатающий механизм. Набираемые на второй клавиатуре индексы направляются только в печатающий механизм; в некоторых машинах набираемый индекс иногда служит командой для включения в работу заданного счетчика, предназначенного для суммирования числовых значений, выписываемых чеков по данному индексу. Числа и индексы одновременно записываются на контрольной ленте и выдаваемом чеке.
2.5.2.	Вторая подгруппа — банковские машины являются дальнейшим развитием конструкции кассовых аппаратов. Их эксплуатационные возможности расширены за счет увеличения количества механизмов ввода, позволяющих набирать номер лицевого счета клиента, даты выписки чека, условные обозначения и т. п., за счет увеличения количества счетчиков, включение которых управляется новыми механизмами ввода, а также увеличения количества печатающих устройств, производящих записи в лицевом счете клиента, карточках и т. п.
2.5.3.	Другие подгруппы регистрирующих машин являются также развитием конструкции кассовых аппаратов или счетно-заппсываю-щих машин. Эксплуатационные возможности машин видоизменяются в соответствии со специализацией данной машины по обработке документов. Например, машины для почтовых переводов выписывают переводы, квитанции и се корешки, наносят на них штемпели, даты, регистрируют на ленте суммы перевода, даты различных условных символов. В счетчиках машины накапливаются суммы, переводы, почтовые сборы и т. п.
Некоторые модели регистрирующих машин, в том числе и кассовых аппаратов, имеют несколько параллельно работающих счетчиков, скрытых в секциях корпуса машины, доступ к которым закрыт. Контроль накопленных сумм на каждом счетчике может быть осуществлен только после вскрытия каждой отдельной секции специальным ключом. Наличие закрытых счетчиков позволяет усилить контроль за выпиской чеков и у странить злоупотребления с регистрацией и накоплением сумм на счетчиках. так как ключи от каждой секции могут храниться у различных лиц и в случае необходимости показания этих счетчиков могут быть сверены.
ГЛАВА II
КОНСТРУКЦИИ УСТРОЙСТВ ВВОДА И ПЕРЕНОСА
Рассмотренные в предыдущей главе структурные схемы клавишных машин дают возможность установить, что отдельные группы, подгруппы и виды машин отличаются друг от друга сочетанием исполнительных механизмов, применяемых в машинах, и движениями числового материала в этих механизмах. Анализ конструкций машин показывает, что принципы устройства их исполнительных механизмов и математические методы выполнения арифметических операций различны.
В каждой вычислительной машине исполнительные механизмы по роду выполняемых функций объединяются в устройства, которые являются частью машины, предназначенной для выполнения определенного комплекса операций. Механизмы или блоки, в свою очередь, являются составной частью устройства, и, наконец, элементы являются частью механизма, выполняющего элементарные операции.
Каждая вычислительная машина состоит из следующих основных устройств: ввода, переноса, счета, вывода (записи), управления. Устройства и механизмы привода, передачи движения, блокировки и т. п. хотя имеют существенное влияние на производительность выполнения вычислений машиной и удобства работы на ней, но они мало влияют на конструктивную структуру машины и не принимают участия в обработке чисел.
2 1 УСТРОЙСТВА ввода чисел
Через устройство ввода оператор, набирая отдельные цифры, вручную вводит в машину число, которое при дальнейшей работе машины передается в другие исполнительные механизмы, производящие его обработку.
В современных клавишных вычислительных машинах применяются следующие устройства ввода: рычажные, полноклавишные, сокращенные клавиатуры, десятиклавишные, десятиклавишные пишущей машины и специализированные клавиатуры.
В однопериодных, машинах устройства ввода представляют собой механизм цифровой клавиатуры, воздействующий непосредственно на устройство переноса.
В двухпериодных машинах такая связь осуществляется через механизм установки чисел. Назначение механизма установки чисел—временно фиксировать установленную в разряде цифру до окончания ее передачи через устройство переноса в другие исполнительные механизмы машины.
Конструктивное выполнение устройств ввода, расположение цифровых клавиш, доступность их обслуживания, легкость нажатия клавиш во время набора цифр, простота ориентации, производимой на ощупь, — все это определяет производительность механизма ввода чисел и влияет на утомляемость оператора. От оформления цифровой клавиатуры в значитель-
Устройства ввода чисел
25
ой мере зависит внешний вид машины. Поэтому устройства ввода различных машин разнообразны и выполняются с учетом индивидуальных особенностей машин.
2. 1. 1. Рычажные устройства ввода представляют собой устройства, а которых вводимые в машину цифры устанавливаются поворотом рычагов 1 каждого разряда (фиг. 17). Такие несовершенные механизмы применяются только в самых простых двухпериодных вычислительных маши-•ах — арифмометрах и некоторых кассовых аппаратах. Механизмы эти ^осты, однако быстро на них набирать числа нельзя. Поворот рычага для
Фиг. 17. Схема рычажного ввода.
•вода цифры в разряд требует от оператора повышенного внимания и «роверки правильности набора, что занимает в среднем около 0,9 сек. на каждый разряд. Преимуществом перед другими устройствами ввода яв-•лется их компактность и весьма простая конструкция, позволяющая □единить в одно целое механизм ввода числа, механизм установки чисел и устройства переноса.
Примером такого устройства может служить известное колесо Однера, грименяемое в арифмометрах «Феликс». В этой машине рычаги ввода . механизм установки чисел представляют собой единую взаимосвязан-«ую систему, которая во время первого периода, т. е. во время набора числа, является устройством ввода. Во время второго периода, т. е. вра-шения барабана механизма установки чисел, это устройство превращается в устройство переноса чисел в счетчик. Если в арифмометре «Феликс» конструкция устройства ввода выполнена так, что рычаги вращаются •месте с барабаном, то в арифмометрах других систем, например «Гамман-Чанус», имеется другое конструктивное решение этого принципа (см. >иг. 29). Рычаги этого устройства при вращении барабана остаются неподвижными, и это дает возможность устанавливать на них пластмас-»вые наконечники различных цветов, что имеет ряд удобств при наборе чисел.
2.1.2. Полноклавишные устройства ввода широко распространены I применяются в однопериодных и двухпериодных машинах первой груп-ы н некоторых моделях машин второй, третьей и пятой групп. Они
26
Конструкции устройств ввода и переноса
Фиг. 18. Схема полно-клавишного устройства.
представляют собой конструкцию, в которой для каждого разряда имеются клавиши от «9» до «1», иногда до «О» (фиг 18). Цифра числа в каждом разряде набирается нажатием на соответствующую клавишу.
В одноперподпы.х счетных машинах нажатая клавиша передает двп жение непосредственно в разряд устройства переноса и дальше в счетный механизм. В двухпериодных машинах движение от нажатой клавиши через систему рычагов передается устройству установки чисел, в котором введенная цифра числа фиксируется установкой в заданное положение элемента передаточных устройств.
Преимуществом полноклавишных устройств по сравнению с десятиклавишными является некоторая экономия времени при наборе чисел с нулями, так как разряды с нулями пропускаются без нажатия на клавиши. Эти механизмы очень удобны в однопериодных машинах, в которых оператор имеет возможность вводить числа в машину одновременно (аккордно) с нажатием на клавиши нескольких разрядов, что позволяет достигать высокой производительности как при суммировании, вычитании, так и при умножении чисел (до 10 ударов в секунду по клавишам).
Чтение установленного числа на клавишах затрудняется тем, что в отдельных разрядах нажатые клавиши располагаются в различных рядах цифр. Поэтому7 для удобства считывания двухпериодных машин каждый разряд клавиатуры снабжается индикаторным устройством с цифровым колесом, показывающим установленную в разряде цифру.
Примером полной клавиатуры однопериодных машин могут служить механизмы ввода комптометра, калькулятора двухпериодных машин.
2. 1.3. Устройства ввода чисел с сокращенной клавиа-
турой представляют собой упрощенные потноклавишные устройства и применяются в некоторых однопериодных суммирующих машинах. В каждом разряде устанавливают только пять цифровых клавишей — от «1» до «5». Цифры от 1 до 5 в каждом разряде набираются однократным нажатием на соответствующую цифровую клавишу, для ввода цифр от 6 до 9—двукратным нажатием клавиши. Необходимость такого приема набора чисел является недостатком сокращенной клавиатуры, так как делает невозможным аккордный набор чисел, что затрудняет выполнение умножения на машинах с сокращенной клавиатурой. Некоторым преимуществом такой клавиатуры является сокращение поля клавиатуры, что требует меньшего внимания оператора при сложении и вычитании чисел, так как । метс.ся во можн . гь работать только на пяти клавишах каждого разря да. Кроме того, сокращенная клавиатура дает возможность значительно сократить габариты, а следовательно, и вес машины.
2. 1.4. Десятиклавишные устройства ввода чисел применяются в счет-но-записывающих машинах второй группы и вычислительных незаписы-вающих машинах первой группы, а также в виде двенадцатиклавишных в перфораторах, контрольниках перфокарточных машин. Вся цифровая клавиатура, независимо от количества разрядов машины, состоит из клавиш от «О» до «9» (для перфораторов и контрольников от «О» до «12»), Характерной особенностью десятиклавишного устройства ввода чисел двухпериодных машин является выделение механизма установки чисел в
Устройства ввода чисел
27
обособленный механизм, снабженный шаговым механизмом сдвига разряда относительно клавиатуры.
Механизмы установки чисел для этих устройств ввода различны. Механизмы установки суммирующих и вычислительных записывающих машин, а также двухпериодных перфораторов имеют вид штифтовых наборных коробок, в которых для каждого разряда имеется 10 или 8 выдвижных штифтов (для цифр от 0 или 1 до 9). Количество разрядов выдвижных штифтов в коробке соответствует разрядности машины. В штифтовой коробке двухпериодных перфораторов имеются 12 выдвижных штифтов, и количество разрядов равно количеству колонок перфокарты, т. е. 45. Фиксация цифры в каждом разряде достигается выдвижением соответствующего устанавливаемой цифре штифта. Для вычислительных незаписывающих машин ВК-1. ВК-2 и ВК-3 фиксируются цифры в раз
Фиг. 19. Клавиатура десятиклавишной машины.
Фиг. 20. Клавиатура машины ВК.
рядах барабана устройством переноса с колесами Однера, выдвижением штифтов и поворота зубчатого сектора, при этом количество выдвигаемых зубцов соответствует устанавливаемой цифре. Для вычислительном машины САР штифтовая наборная коробка имеет всего один разряд, но при наборе она поразрядно перемешается относительно другого механизма фиксатора множителя, в которой производится установка числа множителя.
Числа на десятиклавишных устройствах ввода набираются последовательным нажатием на клавиши, начиная с цифры высшего знака числа. Когта нажимают на цифровую клавишу, цифра фиксируется в механизме установки чисел. При возвращении цифровой клавиши в исходное положение механизм установки чисел смещается на шаг относительно клавиатуры.
В десятиклавишных устройствах цифровые клавиши располагаются различно. В машинах СДУ-110, СДУ-138, СДМ-110, а также «Астра» цифровые клавиши расположены в два ряда (фиг. 19); в третьем ряду расположены нулевые клавиши трех типов для набора одного, двух или трех нулей за одно нажатие клавиши.
В машинах ВК-1, ВК-2 и ВК-3 (рис. 20) расположение клавиатуры похоже на предыдущее и мало от нее отличается. Такое расположение вызвано только лишь конструктивными соображениями и позволяет получить наиболее компактное размещение клавиатуры в габаритах машины. В последнее время заметно стремление распределять цифровые клавиши равномерно в три ряда по три клавиши в каждом ряду, а нулевую клавишу или три нулевых клавиши — в отдельном четвертом ряду (фиг. 21,а). При таком расположении клавиш образуется наиболее удобное поле для набора, так как разброс пальцев руки оператора оказывается меньше, что уменьшает его утомляемость при наборе цифр.
Работа на десятиклавишных устройствах ввода чисел проста: оператор быстро осваивает набор цифр и работает на клавиатуре слепым
28
Конструкции устройств ввода и переноса
методом, т. е. набирает, не глядя на цифровые клавиши, что позволяет увеличивать производительность до 7—10 ударов в секунду.
Перенос чисел в счетные механизмы или механизмы записи отключается нажимом на особые клавиши.
В качестве примера устройство механизма ввода чисел на фиг. 21,6 приведена схема клавиатуры счетно-записывающей машины АЕС, на которой числа набираются на клавиатуре 1 последовательным нажатием на цифровые клавиши. При опускании нажатой клавиши поворачивается
F7 ООООООООО ООООООООО OOODUOOOD 000000000 000000000 ODDDDOOOO ооооооооо 000000000 ооооооооо ооооооооо ,
б)
Фиг. 21. Счетио-записывающая машина АЕС:
а — клавиатура .машины; б — механизм установки чисел.
двуплечий рычаг 4, который, ударяя по промежуточному рычагу 7, выдвигает в устройстве установки чисел штифтовой наборной коробки в данном разряде один из штифтов, соответствующий нажатой клавише. Одновременно двуплечий рычаг опускает скобу 2, которая отжимает собачку 3, освобождающую репку 27 индикаторного устройства. Под действием пружины рейка перемещается до упора ее в выдвинутый штифт 6 и поворачивает цифровое колесо 26 на заданную цифру. Таким образом, положение рейки фиксирует установленную цифру. Во время подъема нажатой клавиши производится шаговое смещение на следующий разряд всего устройства установки чисел, т. е. штифтовой коробки, цифровых колес реек и их собачек. Набор цифр в следующем разряде производится тем же приемом.
2. 1. 5. Десятиклавишные устройства ввода чисел пишущей машины применяются в полнотекстовых суммирующих и вычислительных машинах четвертой группы, построенных на базе пишущей машины. В этих машинах ввод чисел осуществляется либо посредством цифровых клавиш обычной клавиатуры пишущей машины, либо при помощи дополнительной цифровой клавиатуры.
Характерной особенностью работы таких устройств ввода является запись числа одновременно с его вводом. Поскольку запись числа и управление вводом связаны с шаговым перемещением каретки пишущей
Устройства ввода чисел
29
машины, появляется необходимость правильной предварительной установки.каретки относительно пишущего механизма и механизма управления вводом. Это требование вызывает, в свою очередь, необходимость введения в машину десятичного табулятора, который устанавливает в требуемое положение каретку пишущей машины перед записью чисел различной значности. Например, перед записью единиц каретка должна быть установлена на один горизонтальный интервал перемещения, при записи десятков — на два интервала, при записи сотен — на три интервала, тысяч — четыре и т. д.
Например:
9
1294
745
25
Такая запись чисел обусловливается необходимостью размещения единиц, десятков, сотен, тысяч и т. д. в определенных интервалах для правильного ввода их в разряды счетного механизма машины.
о®@©@©©@©©
Фаг. 22. Клавиатура десятичного табулятора.
Десятичный табулятор представляет собой механизм ручного управления установкой каретки пишущего механизма на заданный интервал записи. Он снабжен клавиатурой со знаками: 1, 10, 100, 1000, 10 000 и т. д. (фиг. 22).
Каретка пишущего механизма устанавливается в заданное положение нажатием на соответствующую клавишу десятичного табулятора перед записью числа, вводимого в счетные механизмы машины. При нажатии на одну из клавиш десятичного табулятора каретка пишущего механизма, освобождаясь, автоматически перемещается к тому интервалу записи, который соответствует высшему знаку записываемого числа, после чего ее движение стопорится и она останавливается на заданном интервале. Записывается число, начиная с высшего знака, последовательным набором цифр на цифровой клавиатуре пишущей машины или на цифровой клавиатуре. Во время записи число одновременно вводится в другие механизмы машины. В однопериодных машинах число непосредственно вводится в соответствующий разряд счетчика, начиная с высшего знака числа. В двухпериодных машинах число предварительно фиксируется в механизме установки чисел, затем после окончания записи автоматически вводится в разряды подключенного счетчика. В машинах, снабженных таким устройством ввода чисел, также предусматривается возможность отключения ввода чисел в счетчики или в устройство записи управлением через специальные клавиши или путем соответствующей настройки, что бывает необходимо при записи цифровых обозначений, порядковых номеров, индексов, признаков, корректировки чисел и т. д.
Цифровая клавиатура в машинах располагается обычно в один, иногда в два ряда. Некоторым преимуществом такого расположения является возможность оператора производить запись и ввод чисел при наборе двумя руками, что позволяет устанавливать до 600 знаков в минуту или 10 в секунду. Наиболее совершенные механизмы, снабженные мото-приводом, обеспечивают до 1000 ударов в минуту при автоматической
30
Конструкции устройств ввода и переноса
записи. На фиг. 23 показано расположение десятиклавишного механизма ввода чисел фактурной машины.
Следует отметить, что механизмы ввода чисел пишущей машины, как правило, не имеют индикаторных устройств набора, так как контроль набора производится проверкой правильности записанного числа.
2. 1.6. Устройства ввода чисел со специализированной клавиатурой применяются в контрольно-регистрирующи.х счетных машинах, главным образом однопериодных кассовых аппаратах, производящих регистрацию покупок на товары со стандартными ценами. Такая клавиатура представляет собой обычно два ряда цифровых клавишей, на которых нанесены
Фиг. 23. Клавиатура фактурной машины.
числа с интервалом в 5 единиц, т. е. 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35 и т. д. Когда нажимают на одну из цифровых клавишей, многозначное число сразу передается в счетчик и одновременно регистрируется на контрольной ленте кассового аппарата.
Преимуществом такой клавиатуры для узко специализированных машин заключается в том, что за один прием достигается ввод числа с несколькими знаками.
2.2. АНАЛИЗ РАБОЧЕГО ЦИКЛА МАШИН
В цифровых вычислительных машинах различают рабочие, промежуточные, итоговые и холостые ходы.
За время рабочего хода число из устройства ввода переносится в счетчик, механизм записи и другие исполнительные механизмы машины.
За промежуточный или вычислительный ход числа переносятся из исполнительных механизмов машины в счетные устройства. Промежуточные ходы используются в машинах для выполнения арифметических вычислительных операций: образования сальдо, умножения, деления чисел и т. д. Они выполняются машиной в тех случаях, когда операция производится за несколько однородных ходов, во время которых в работе принимают участие только механизмы, занятые вычислительной работой, другие механизмы машины при этом в работе не участвуют.
Итоговый или результативный ход выписки итога, произведения пли другого результата из счетных устройств машины, итоговый ход в большинстве машин совпадает с гасительным ходом, т. е. ходом гашения счетчика.
Холостой ход — ход движения привода совместно с передачами исполнительных механизмов, во время которых перенос чисел в исполнительных механизмах машины отсутствует.
Каждый из перечисленных ходов при их однократном выполнении равен одному рабочему циклу машин, т. е. машинному времени, затрачиваемому на законченное выполнение элементарной операции (сложения или вычитания). Поэтому при анализе работы машин взаимодействие ее отдельных механизмов следует рассматривать за время прохождения одного рабочего цикла.
В цифровых вычислительных машинах перенос цифр числа из одного исполнительного механизма в другой состоит в передаче в исполнительные механизмы либо заданного количества импульсов передаваемых ме
Лнашз рабочего цикла машины
31
ханическим, электрическим или другим способом, либо линейного перемещения, соответствующих передаваемым цифрам. В обоих случаях передача цифр осуществляется во время рабочего цикла, который носит четко выраженный ,-"екретный (прерывистый) характер.
Поскольку клавишные счетные машины строятся по десятичной системе счисления, насчитывающей десять цифровых позиций: 0, 1,2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, то рабочий цикл машины подчинен определенной позиционности. Под позициями рабочего цикла следует понимать интервал между цифровыми импульсами при передаче числа в исполнительные механизмы. Так, например, для переноса единицы требуется один импульс, занимающий одну цифровую позицию, для переноса цифры пять — пять цифровых импульсов или протяженность в пять позиций и т. д.
Рабочий цикл двухпериодных счетных машин постоянный для каждой отдельной модели машины имеет заданную протяженность в позициях, не зависимую от величины цифр обрабатываемого числа.
Однопериодные клавишные машины имеют переменный рабочий цикл, Рабочий цикл устанавливается не для всей машины, а для каждого отдельного разряда. Протяженность цикла в позициях зависит от величины <ифры, вводимой в данный, разряд.
Рабочий цикл счетной машины разделяется на подготовительную пере-осную, промежуточную и восстановительную части цикла. Наиболее 1гветственными являются переносная и восстановительная части цикла, во время которых в исполнительных механизмах машины обрабатывается числовой материал. Другие составные части цикла играют вспомогатель-ую роль. Подготовительная часть цикла, предшествующая переносной части, нужна для облегчения разгона машины, т. е. используется для риведения в движение деталей исполнительных механизмов, имеющих механических машинах значительную массу, а также для подготовки механизмов к обработке чисел. Промежуточная часть цикла, расположенная между переносной и восстановительной частями, представляет . эбой выдержку во времени, отделяющую одну часть цикла от другой. В некоторых машинах она используется для включения в работу механизмов, работающих во время восстановительной части цикла. Протяженность в позициях подготовительной и промежуточной частей цикла для различных машин занимает разное время и зависит от конструктивных . 'Собенностей устройства переноса и от условий работы привода машин. В однопериодных машинах их протяженность настолько мала, что практически ею можно пренебречь.
Порядок следования частей цикла в разных машинах различен.
В машинах с постоянным рабочим циклом применяется либо нормальный рабочий цикл, либо рабочий цикл совпадения восстановительной части цикла со счетом.
В машинах с нормальным рабочим циклом за время переносной части цикла (фиг. 24) переносятся цифры числа из одних исполнительных механизмов в другие, т. е. происходит сложение, вычитание, подготовка записи, снятие результатов вычислений со счетчика, гашение счетчика и т. п. Протяженность в позициях переносной части зависит от применяемой системы счисления. Для десятичной системы счисления ее протяжен-ность равна девяти позициям, за время которых в каждом разряде осуществляется перенос в механизмы машины цифр от 9 до 1. Нулевые юзиции отсутствуют, так как перенос нуля в исполнительные механизмы ие производится. За время этой части цикла в счетных механизмах поворачиваются и устанавливаются элементы фиксации цифр (счетных шестерен), а в механизмах записи поднимаются и устанавливаются в за-: гшые положения печатающие штанги и т. п. В конце этой части цикла
32
Конструкции устройств ввода и переноса
заканчивается установка разрядов исполнительных механизмов в заданное рабочее положение соответственно перенесенным цифрам числа и выполняется ряд установок исполнительных механизмов: прекращение счета, т. е. вращения счетных шестерен, установка печатающих штанг в подготовленное к записи числа положение и т. п. В некоторых машинах для достижения равномерной нагрузки на привод при движении механизма переноса переносная часть цикла отдельных разрядов несколько смещается относительно смежных (например, в арифмометре, машине <САР» и др.).
_|_J-----i_L. 1 1_L I
Переносная и счетная часть цикла
1 2 3 Ч Ь 6 7 И У 10 П 1213141516
_I 1 1_11111,11.11
Восстановительная часть цикла
Подготовительная часть цикла
Промежуточная часть цикла
Фиг. 24. Нормальный рабочий цикл.
За время восстановительной части цикла в машине выполняются движения, характерные для каждого отдельного исполнительного механизма; передача десятков, блокировка элементов счетных механизмов, возврат печатающих штанг в исходное положение в штанговых механизмах записи и т. д. Протяженность восстановительной части цикла в позициях зависит от конструктивных особенностей механизмов машины, главным образом от системы передачи десятков, количества разрядов счетчиков и др. Чаще всего протяженность восстановительной части цикла равна либо несколько больше протяженности переносной части цикла.
Процесс переноса числа в вычислительной машине можно показать на конкретном примере. Предположим, что в разряды счетного механизма из устройства ввода требуется перенести число 42509217. Передача числа за время части цикла переноса будет происходить в следующей последовательности.
Позиции переносной части никла разряда	Разряды счетчика
9	00000000 — включение в работу 4-го разряда
8	00001000 —
7	00002000 — включение в работу 1-го разряда
6	00003001 —
5	00004002 — включение в работу 6-го разряда
4	00105003—включение в работу 8-го разряда
3	10206004 -
2	20307005 — включение в работу 3-го и 7-го раз-
	рядов
1	31408106 — включение в работу 2-го разряда
Конец части цикла	52509217 — число перенесено в разряды счетчика
переноса	
Из этого примера можно установить, что цифры числа переносятся в разряды исполнительных механизмов, в данном случае счетчика, за время переносной части цикла постепенно, увеличиваясь на единицу, во включенном разряде, за каждую позицию цикла. Нуль в разряды механизмов не переносится.
Рассмотренный нами нормальный рабочий цикл машины применяется в машинах, счетные устройства которых имеют принудительную последо
Анализ рабочего цикла машин
33
вательную передачу десятков в разрядах счетчика (например, арифмометр «САР»).
В двухп ер иодных машинах, счетные устройства которых имеют пружинный привод передачи десятков, применяется рабочий цикл совпадения восстановительной части цикла со счетом (фиг. 25). В этом случае перенос цифр числа в механизмы машины совершается за две части цикла: за время переносной части цикла число передается в механизмы записи, а за время восстановительной части в счетчик. Протяженность
Позиции передачи десятков
1 2 3 4 5 6 7 8 9
I I I I I । ; I
Переносная
часть цикла
Подготовительная
часть цикла
\ Восстановительная
\ и счетная часть цикла
\ Промежуточная
часть цикла
Фиг. 25. Цикл совпадения (постоянный).
восстановительной части цикла в этом случае на одну или две позиции больше протяженности счетной части цикла, за время которой число передается в разряды счетчика. Благодаря наличию пружинного привода десятки быстро передаются через все разряды в течение прохождения одной позиции восстановительного цикла.
Процесс переноса числа для машин с таким совмещенным рабочим циклом (например, СДУ-110, СД-110м) можно проследить на конкретном примере ввода того же числа 42509217:
Позиция переносной Разряды механизма записи Части цикла
0	ОСОООООО—включение в работу всех разрядов,
остановка 5-го разряда
1	11101111 — остановка	2-го	разряда
2	22202212- остановка	3-го	и 7-го разрядов
3	32303213 —
4	42404214 — остановка	8-го	разряда
5	42505215 — остановка	6-го	разряда
6	4251'6216 —
7	42507217—остановка	1-го	разряда
8	42508217 —
9	42509217—остановка 4-го разряда, число уста-
новлено на печатающих штангах и в механизме переноса
Переходная часть цжкла	Включение счетчика
Позиции восстановитель-
ной части цикла	Разряды счетчика
9	00000000
8	00001000
7	00002000
6	00003001
5	00004002
4	00105003
3	10206004
2	20304005
1	31408106
0	42509217—число перенесено в разряды счетчика
Позиция передачи десятков
3 Зак. 145?
34
Конструкции устройств ввода и переноса
Рассмотренный нами пример показывает, что в исполнительные механизмы число передается в два приема: за время переносной части цикла цифры числа передаются в устройства записи и переноса, за время восстановительной части цикла — в счетчик. При таком разделении передачи числа на две части цикла нагрузка более равномерно распределяется на передающие системы машины и создаются лучшие условия работы
привода.
В однопериодных клавишных машинах параллельного действия при
меняется переменный
рабочий цикл, имеющий
фиг. 26. Переменный нормальный цикл.
те же две разновидности: нормальный рабочий цикл и рабочий цикл совпадения воостанови-у тельной части цикла со счетом.
В машинах с нормальным рабочим циклом (фиг. 26) переносная и восстановитель-
ная части цикла четко разделены. Во время опускания нажатой
цифровой клавиши устройства ввода совершается перенос числа в другие исполнительные механизмы машины. Во время восстановительной
части цикла производится передача десятков и возврат механизмов
в исходное положение.
Процесс переноса чисел для машин с переменным нормальным циклом мы проследим на примере ввода того же числа 42509217. В однопериодных машинах параллельного действия ввод числа может осуществляться как путем параллельного, т. е. одновременного, переноса во всех разрядах, так и путем последовательного нажатия на цифровые клавиши отдельных разрядов. Для случая одновременного ввода всех цифр числа его перенос будет происходить в следующей последовательности:
Разряды счетчика.
000000003
111 1111
222 22 2
3 3 3 3
4 4 4
5 5 5
6 6
7 7
8
9
переносная часть цик ia
последовательность переноса цифр числа в отдельные разряды счетчика
восстановительная часть цикла, возврат механизмов в исходное положение и передача десятков
Приведенный нами пример переноса числа является условным и предусматривает одновременное нажатие на клавиши и их равномерное опускание. Он также показывает, что рабочий цикл в каждом разряде кончается после набора заданной цифры. Однако на машине набор числа может происходить при несовпадении нажатия на клавиши. В этом случае позиции отдельных разрядов сместятся относительно друг друга.
В машинах с рабочим циклом совпадения восстановительной части цикла со счетом, переносная и восстановительная части цикла совпадают и совершаются во второй половине цикла (фиг. 27). В начале цикла им предшествует подготовительная часть цикла, за время которой происхо-
Анализ рабочего цикла машин
35
лит подготовка устройства переноса к передаче в исполнительные механизмы (счетчик) вводимых цифр числа. Во время восстановительной части цикла производится перенос числа в счетчик, передача десятков и возврат исполнительных механизмов в исходное положение.
Процесс передачи числа в этом случае производится в следующей последовательности:
Разряды устройства
переноса
00000000~]
111 1111
222 222
3 3 3 3
4 4 4 4
5 5 5
6	6
7	7
8
9
Подготовительная часть цикла
Разряды устройства переноса подготовляются к передаче цифр числа, разряды счетчика остаются неподвижными
Разряды счетчика
00000000“ 111 1111 222 222
3 3 3 3
4 4 4 4
5 5 5
6 6
7 7
8
9
Восстановительная часть цикла
Процесс передачи числа из устройства перено' са в разрядный счетчик
Так же как
и
в предыдущем примере, перенос цифр числа в отдельных разрядах в зависимости от условий набора может быть смещен по времени.
В машинах последовательного действия применяются обе разновидности рабочих циклов. Они отличаются от машин параллельного действия только тем, что цифры числа вводятся поразрядно — по одной цифре за каждый рабочий ~ зом, чих вует ков мого
, Проведенные нами анализы рабочих циклов клавишных ных машин показывают закономерности переноса механизмов в другие. Поскольку за время рабочего цикла производится также включение в работу отдельных механизмов и элементов различных устройств, для выполнения заданного вида работы необходимо их четкое взаимодействие, которое в клавишных счетных машинах осуществляется кинематическими или электромеханическими цепями. Моменты включения механизмов и их элементов находятся всегда в определенных заданных положениях цикла. Поэтому при конструировании машин составляется цикловая диаграмма работы и включения ее хстройств, механизмов и элементов. Цикловая диаграмма представляет 3*
ход. Таким обра-количество рабо-циклов соответст-количеству зна-(разрядов) вводи-числа.
счег-
Переносная, счетная и Восстановительная часть цикла
1 2 3 i 5 8 7 S S
Подготовительная часть цикла 9876543Z1
Фиг. 27. Переменный цикл
совпадения.
3 8
цифр числа из одних
исполнительных
36
Конструкции устройств ввода и переноса
собой развернутый рабочий цикл с указанием всех характерных положении, моментов включения, отключения механизмов и наиболее важных частей цикла, связанных с вводом и переносом обрабатываемых чисел.
2.3. УСТРОЙСТВА ПЕРЕНОСА
Устройства переноса в счетных машинах выполняют наиболее ответственные функции. Их назначение — вырабатывать цифровые импульсы вводимых чисел и осуществлять передачу этих импульсов в другие исполнительные механизмы машины. В большинстве счетно-записываю-щих машин эти устройства передают также вычисленные машиной результаты. т. е. итоги, сальдо, произведения, частные в механизмы записи. Таким образом устройства переноса увязывают взаимодействие отдельных узлов машины в единое целое.
От типа устройства переноса зависит конструктивное исполнение всех остальных исполнительных механизмов машины. В современных механических клавишных счетных машинах применяется большое количество различных конструкций устройств переноса. Однако все разнообразие этих устройств осуществляется при помощи следующих основных средств: шестерен с заданным количеством зубцов сцепления, ступенчатых валиков, зубчатых реек, зубчатых секторов Другие менее распространенные устройства здесь рассматриваться не будут. Первые три способа применяются главным образом в двухпернодных машинах, четвертый — в основном в однопериодных и в меньшей мере в двухпериодных машинах.
2. 3. 1. Устройства переноса с заданным количеством зубцов сцепления шестерен. В машинах, действующих по этому принципу, числовые импульсы передаются в исполнительные механизмы после предварительной установки в каждом разряде устройства переноса заданного количества зубцов 2 (см. рис. 17) (соответственно вводимым цифрам) и последующей передачи при вращении шестерен, путем зацепления их с шестернями 3 исполнительных механизмов.
Машины, действующие по этому принципу, конструктивно выполняются в виде скомпонованных в один узел механизма установки чисел и устройства переноса. Этот принцип широко применяется в арифмометрах различных систем.
Примером такого устройства переноса может служить барабан с шайбами Однера, применяемый в арифмометре «Феликс».
Вторым примером устройства переноса с заданным количеством зубцов сцепления может служить устройство вычислительных машин ВК-1, ВК-2, ВК-3, в которых колесо Однера имеет несколько видоизмененную конструкцию (фиг. 28). В основной шайбе 1 этого устройства имеются четыре радиальных паза со вставленными в них выдвижными зубцами 2 со штифтами 3. Рядом с ними расположен выдвижной пятизубый сектор, также имеющий штифт 3. В подвижном диске вырезаны четыре сообщающихся между собой дуговых паза различного радиуса. В исходном нулевом положении штифты и сектор не выступают на поверхности дисков. Цифры устанавливаются нажатием на соответствующую цифровую клавишу, рычаги которой с противоположной стороны заканчиваются фигурными пазами. Паз каждого рычага расположен под таким углом, который необходим для установки соответствующей цифры.
В машине установлены два ряда рычагов. Рычаги клавиш: 1,2, 3, 4 могут входить в зацепление со связью наборной скобы 4, а клавиш: 5, 6. 7, 8, 9 со связью наборной скобы 5. Во время набора числа при нажатии на цифровую клавишу связанный с ней рычаг поворачивается вокруг оси и своим пазом входит в зацепление со штифтом рычага, отклоняя его по
Устройства переноса
37
направлению к подвижному диску разряда барабана. Рычаг, входя в зацепление с диском, поворачивает его вокруг оси и выдвигает зубцы, При нажатии на клавиши с цифрами от 1 до 4 подвижный диск разряда поворачивается против часовой стрелки. Штифты зубцов перемещаются в фигурном пазу п выдвигают соответствующее устанавливаемой цифре количество зубцов, которые, выступая над поверхностью барабана, образуют зубья шестерни. При нажатии на клавиши с цифрами от 5 до 9 подвижной диск разряда поворачивается по часовой стрелке и поворачивает пятизубый сектор (для цифры 5) и соответствующее количество
Фиг. 28. Схема механизма переноса машины ВК.
зубпов, которые в сумме с зубцами сектора образуют шестерню с количеством зубцов, равным устанавливаемой цифре, т. е. 6, 7, 8, 9. После однократного нажатия на цифровую клавишу барабан перемещается относительно рычага 4 и 5 на следующий разряд, набор цифр в котором производится аналогичным способом.
В рассматриваемой констр\ кции механизм установки чисел, представ-тяет одно целое с устройством переноса и перемещается относительно клавиатуры. Установленное число переносится в гчетчик 6 вращением барабана по часовой стрелке, а при вычитании — в обратном направлении. Вместе с барабаном также вращается второй барабан 7 передачи *есятков, на котором имеются два ряда спирально расположенных зубьев с шагом между зубцами в одну позицию.
Рассмотренные устройства переноса компактны, а разряды механизмов размещены плотно, однако большие массы вращающихся деталей барабанов, вследствие чего возникают большие инерционные силы, п большая протяженность восстановительной части цикла составляют их недостаток.
В машинах, изменяющих направление вращения всего механизма переноса в зависимости от величины вводимой цифры, десятки передаются
38
Конструкции устройств ввода и переноса
последовательно двумя спирально расположенными рядами десяточни-коз. Один из этих рядов работает при сложении, когда барабан вращается в сторону плюс, другой — при вычитании, когда барабан вращается в обратном направлении. Таким образом, протяженность восстановительного цикла в этих машинах, выраженная в позициях, не может быть менее удвоенного количества разрядов счетчика результатов.
Третьим примером устройства переноса с заданным количеством зубцов сцепления может служить устройство, применяемое в арифмометре «Гаман-Манус» (фиг. 29).
Фиг. 29. Устройство переноса машины „Гаман-Манус”.
Ввод заданной цифры в разряд устройства установки чисел производится поворотом рычага 1 до соответствующей цифры на шкале. Зубчатый сектор 1а и задвижка 16 соединены с рычагом в одно целое. С поворотом рычага вокруг оси 2 поворачивается вся система. При этом зубчатый сектор через промежуточную шестерню 3 поворачивает шестерню 1 цифрового колеса 5. которое показывает установленную цифру, что позволяет контролировав правильность набора. Положение сектора фиксируется стопорной защелкой 6, предохраняющей его от возврата в исходное положение. Рядом с задвижкой на оси 2 неподвижно закреплен кулачок 7, имеющий две выемки: большую 7а протяженностью в девять позиций для установки числа и малую 76 протяженностью в одну позицию для передачи десятков. Задвижка и кулачок имеют одинаковый радиус. При нулевом положении задвижка закрывает большую выемку. Когда происходит установка цифры, задвижка, смещаясь, открывает выемку на соответствующее цифре количество позиций, чем и производится установка заданной цифры в разряде. На опорном диске 8. свободно вращающемся вокруг оси 2, закреплена шестерня 9, имеющая зубцы внешнего и внутреннего зацепления. Вместе с осью 2 принудительно вращается рычаг 10, на котором свободно укреплена двуплечая защелка 11. На одном конце защелки закреплен ролик Па, а на противоположном конце она имеет зубец 116. Защелка под действием пружины 10а прижимается
Устройства переноса
39
к ободу кулачка 7. При вращении рукоятки арифмометра ролик Па защелки входит в выемку 7а кулачка; противоположный конец защелки своим зубцом 116 входит в зацепление с внутренним зубном шестерни 9 и вынуждает ее вращаться вместе с осью 2 до выхода ролика из выемки. Таким образом, цифра, установленная в разряде, передается на шестерню путем поворота ее на соответствующее количество позиций (зубцов); шестерня 9, в свою очередь, через одну из промежуточных шестерен 12 или 13 передает вращение на счетную шестерню 14 разряда счетчика, осуществляя этим перенос цифры числа.
Для сокращения протяженности восстановительной части цикла, в этой машине реверсивный механизм перенесен непосредственно к счетчику результатов. Он состоит из двух сцепленных между собой зубчатых колес 12 и 13. При сложении в зацеплении с шестерней 9 может находиться шестерня 13, при вычитании производится небольшое смещение каретки счетчика и в зацепление с зубцами шестерни 9 входит шестерня 12. Этим достигается вращение счетной шестерни счетчика в обратную сторону. Введение такого реверса позволило сократить вдвое количество позиций восстановительной части цикла за счет устранения второго ряда спирально расположенных позиций, необходимых для передачи десятков, имеющихся в двух предыдущих машинах. Защелки для передачи десятков в последовательном порядке в каждом разряде смещены относительно друг друга на одну позицию; эти усовершенствования в машине весьма удобны, так как отсутствие вращения рычагов устройства ввода и наличие цифровых колес индикаторного механизма облегчают контроль правильности набора числа. Сокращение протяженности рабочего цикла за счет его восстановительной части и небольшие массы вращающихся деталей устройства переноса позволили этот принцип использовать также и в автоматических вычислительных машинах (Гамман-Селекта). работающих со скоростью 400 оборотов в минуту.
2. 3. 2. Устройства переноса со ступенчатым валиком являются одними из старейших, применяемых в вычислительных двухпериодных машинах. Эти устройства переносят число из устройства ввода в исполнительные механизмы машины ступенчатым зубчатым валиком, который представляет собой неполную широкозубую шестерню, состоящую из десяти Рубцов различной длины. Длина зубцов равномерно убывает на шаг i. Для единицы его длина равна 9/, для девятки 1/. Цифры в разряде \ста-навливаются нажатием на соответствующую цифровую клавишу и перемещением установочной шестерни устройства переноса относительно зубцов ступенчатого валика. Передача установленной цифры в разряд счетчика производится за время одного рабочего цикла, когда ступенчатый валик, совершая полный оборот, входит в зацепление с установочной шестерней, поворачивает ее на заданное количество зубцов и тем самым передает вращение на шестерню данного разряда счетчика.
Заданная цифра устанавливается нажатием на цифровую клавишу 1 (фиг. 30), которая через рычаг 3 перемещает скользящую танку 4 и через последнюю передвигает установочную шестерню 63 в заданное положение относительно зубцов ступенчатого валика 60. По окончании набора цифр во всех разрядах ступенчатый валик совершает один полный оборот, входя в зацепление с установочной шестерней 63, и через вал 62 и конические шестерни 64а или 646 и 83 поворачивает цифровое колесо 88 счетчика.
Счетная часть цикла в каждом разряде совершается во время прохождения зубцов ступенчатого валика относительно зубцов промежуточной шестерни, а восстановительная — во время прохождения остальной части ступенчатого валика до окончания оборота. Эта часть цикла
40
Конструкции устройств веода и переноса
используется для передачи десятков. Чтобы машина работала равномерно, ступенчатые валики отдельных разрядов смещают относительно друг друга. Ступенчатые валики, имея значительный диаметр, не умещаются в интервалы между отдел! ними разрядами клавиатуры счетчика (шаг
зи
Фиг. 30. Устройство переноса со ступенчатыми .валиками.
Фиг. 31. Размещение ступенчатых валиков.
между разрядами которого 16 мм), поэтому для размещения валиков и уменьшения их количества о. ин валик обслуживает два разряда клавиатуры и счетчика В друпгх машинах (например «Архимедес») валики размещаются в шахматном порядке (фиг. 31).
Чтобы достигнуть высоких скоростей работы механизмов, реверс переключения со сложения на вычитание устанавливается рядом со счетчиком. Переключение производится путем изменения включения сцепления конических шестерен 64а, 646 и 83 (см. фиг. 30). При установке сцепления шестерни 83 с шестерней 64а в счетчике производится сложение числа. При переключении на сцепление шестерен 83 и 646 счетчик работает на вычитание. Для предохранения системы передачи от поворота по инерции введено блокирующее устройство, состоящее для каждого разряда из диска 66 с десятью
выемками. Эти диски во время счетной части цикла свободны и не мешают вращению промежуточной шестерни, установленной на одном валу с диском. По окончании счетной части цикла в выемки дисков заходит кулачок 164 и принудительно останавливает вращение дисков
Устройства переноса
41
промежуточной шестерни и всей передачи разряда. Эти устройства дают возможность работать на машине со скоростью 550 оборотов в минуту.
Рассмотренный нами механизм переноса применяется в машинах ВММ-2, а также в вычислительных машинах «Рейнметалл». В несколько и: мененном виде он применяется также в машинах «Архимедес», «Фриден», «КСМ» и «Монро». В последних двух машинах имеются два тупенчатых валика, выполненных в виде двух неполных шестерен, одна из которых 1 имеет пять зубцов одинаковой длины, другая 2 — четыре зубца различной длины (фиг. 32). Цифры в этих машинах устанавливаются перемещением ступенчатых валиков относительно промежуточной
Фиг. 32. Устройство переноса с двойным ступенчатым валиком.
шестерни 3. Для цифр от 1 до 4 перемещается и входит в зацепление с промежуточной шестерней валик 2 с четырьмя зубцами различной длины; валик имеет четыре положения продольного перемещения и сцепления его зубцов с шестерней, что соответствует вводимой в разряд цифры. Для ввода цифры 5 в зацепление с шестерней вводится пятизубый валик 1, а для цифр 6, 7, 8 и 9 сцепляются оба валика 1 и 2. образуя шестерню с количеством зубцов, соответствующих вводимой цифре. Передача цифры в разряд счетчиков производится также при одном обороте валиков механизма переноса, которым поворачивают промежуточную шестерню и через низ шестерни разрядов счетчика.
2. 3. 3. Устройства переноса с зубчатыми рейками широко применяются в различных счетных машинах. Цифры в этих устройствах переносятся возвратно-поступательным перемещением их зубчатых реек, сцепленных с зубчатыми передачами других исполнительных механизмов, на количество шагов, соответствующее цифрам обрабатываемых чисел.
Различные устройства переноса с зубчатыми репками разделяются на устройства с одной рейкой на каждый рабочий разряд, передвигаемой на количество зубцов соответственно обрабатываемой цифре числа, и на
42
Конструкции устройств ввода и переноса
устройства с десятью рейками для всех разрядов и пропорциональным перемещением реек на определенное количество зубцов.
Абашины с устройствами переноса зубчатых реек имеют постоянный рабочий цикл, который совершается во время одного полного возвратно-поступательного перемещения реек. При этом во время рабочего перемещения реек совершается переносная часть цикла, во время возврата реек — восстановительная. Таким образом, обе части цикла по своей протяженности равны, что является особенностью этих устройств. Поэтому в машинах, счетные устройства которых имеют большое количе-
Фиг. 3-1. Устройство переноса машины АЕС.
ство разрядов и снабжены механизмом принудительной передачи десятков, вал привода передачи десятков со спирально расположенными кулачками выделяется в обособленный механизм, включаемый в работу на время возврата реек, т. е. восстановительной части цикла.
Первый вид устройства переноса применяется в основном в машинах, имеющих устройства записи. Рейки принимают участие в переносе цифр числа как при вычислительных операциях, так и при выписке вычисленных результатов.
Примером такого устройства может служить устройство переноса машины АЕС (фиг. 33), которое представляет собой для каждого разряда основную зубчатую рейку 9 с приклепанной к ней малой рейкой 21 и сцепленной с основной зубчатой рейкой промежуточной шестерней 24. Зубцы этой шестерни с противоположной стороны находятся на одном уровне с зубцами малой рейки. Над малой рейкой и промежуточной шестерней расположена шестерня 22 счетчика. Зубцы противоположного конца рейки находятся в постоянном зацеплении с сектором 28, передающим движение на печатающую цифровую штангу 14.
При вводе чисел в исполнительные механизмы машины устройства переноса работают в следующей последовательности. После окончания набора числа и нажатия на клавишу сложения или вычитания, рычаги 25 основных реек под действием планки 16 опускаются и сцепляются с рейками 27 механизма установки чисел, образуя в каждом разряде еди-
Устройства переноса
43
г.ю сцепленную систему двух реек. При сложении чисел счетчик А, поворачиваясь вокруг оси 30, входит в зацепление своими шестернями 22 с малыми рейками 21 всех разрядов устройства переноса, тем самым подготовляясь к восприятию числа с механизма установки чисел. При вычитании счетчик несколько смещается в горизонтальном направлении и своими шестернями 22 входит в зацепление с промежуточными шестернями 24 механизма переноса. Во время переносной части цикла гасительная планка 8 приводится действием моторного привода и перемещается горизонтально по направлению к рейкам 27 и возвращает их в исходное положение. Вместе с рейками 27 движутся основные рейки 9 и в каждом эазряде переносят в счетчик и на печатающие штанги те цифры, которые были зафиксированы на рейках 27 механизма установки чисел. Таким образом, в машине производится счет и подготовка к записи. По окончании переносной части цикла счетчик освобождается и своими шестернями 22 выходит из зацепления с рейками устройства переноса. Молоточки ударяют по цифровым штангам, которые надлежащим образом, т. е. цифрами, переданными из механизма установки чисел, расположились относительно валика 13, удерживающего бумагу. Так записываются цифры числа, введенного в машину. В это же время в работу включается валик привода механизма принудительной передачи десятков счетчика. Во время восстановительной части цикла гасительная планка 8 движется з обратном направлении и, упираясь в отростки 9а, возвращает основные рейки механизма переноса, последние через зубчатые секторы возвращают также все печатающие штанги в исходное положение. За это же время в разрядах счетчика передаются десятки. По окончании рабочего цикла машины сцепная муфта отключает редуктор мотопривода от ее шханизмов машины.
При вводе в машину последующих чисел механизмы работают в той же последовательности.
При выписке результатов вычисления, т. е. накопленных на счетчике итогов, механизмы ввода чисел не участвуют в работе, так как итог снимается механизмом переноса непосредственно с разрядов счетчика. Запись итогов включается нажатием на итоговую клавишу. Механизмы з этом случае работают в следующей последовательности. При положительном итоге счетчик смещается влево и шестерни 22 его разрядов сцепляются с промежуточными шестернями 24 механизма переноса. При отрицательном итоге шестерни 22 счетчика сцепляются с малыми рейками 21.
Под действием моторного привода машины во время переносной части цикла вступает в действие гасительная дуга 46, которая за время одного рабочего цикла совершает полное качательное движение, указанное пунктиром. Каждый сектор 10 снабжен качающимся рычагом 28. свободно сидящим вместе с сектором на оси 24. Сектор и рычаг связаны между собой пружиной 25. При повороте дуги она упирается в рычаги 28 и через пружины заставляет поворачиваться секторы 10, которые передают движение на основные рейки. Гасительная планка 8 движется по направлению от отростков 9а и позволяет рейкам свободно двигаться. Движение основной рейки в каждом разряде продолжается до тех пор, пока шестерня 23 разряда счетчика упрется своим десятичным кулачком 23а в упор рычага 56 (см. фиг. 40), что соответствует ее нулевому положению при положительном итоге и установленной девятке при отрицательном итоге. Поворот шестерни 23 из занимаемого положения, соответствующего цифре итога, в нулевое положение позволит переместиться основной рейке на количество зубцов соответственно установленной в разряде цифре; на такое же количество зубцов повернется сектор
44
Конструкции устройств ввода и переноса
и печатающая цифровая штанга. Таким образом, разряд счетчика будет приведен в нулевое положение, и цифра для записи будет передана на цифровую штангу. После остановки одного разряда гасительная дуга продолжает движение, поворачивая рычаги и секторы других разрядов В данном разряде сектор будет удерживаться за счет растяжения пружины 25.
По окончании переносной части цикла произойдет удар по цифровым штангам и запись числа итога, снятого со счетчика. Счетчик отключится от сцепления с механизмом переноса.
Фиг. 34. Устройство переноса машины „Мерседес".
Во время восстановительной части цикла при обратном движении гасительной планки 8 основные репки будут принудительно возвращены вместе с печатающими штангами в исходное положение.
По окончании рабочего цикла расцепляется муфта и механизмы машины отключатся от действия мотопривода.
Второй вид ус тройства с десятью рейками для всех разрядов и пропорциональным перемещением реек на определенное количество зубцов применяется в вычислительных машинах «Мерседес».
Устройство переноса (фиг. 34) состоит из десяти равномерно расположенных зубчатых реек 1 большой длины, расположенных поперек всех разрядов устройства ввода — клавиатуры. Каждая рейка шарнирно укреплена на кулисе 2, соединяющей все рейки в единую систему, приводимую в движение от кривошипа 3, связанного тягой 4 с кулисой 2. Перемещением стержня 5 одна из боковых реек может быть неподвижно закреплена в точке С] (нулевая рейка) или в точке 02 (девятая рейка;.
Устройства переноса
45
В каждом разряде клавиатуры имеется квадратный вал 6, на котором насажены пять подвижных шестерен 7. При отсутствии набора цифр на клавиатуре одна из шестерен разрядов находится в зацеплении с нулевой рейкой, остальные шестерни выведены из зацепления с рейками. При остановке на клавиатуре вводимого в машину числа, соответственно нажатым клавишам, производится ввод в зацепление одной из подвижных шестерен с заданной зубчатой рейкой, остальные шестерни выводятся из зацепления. Этим производится подготовка к переносу числа из устройства ввода в счетчик.
При включении привода нажатием на клавишу «плюс» или «умножения» стержень 5 закрепляет в неподвижном состоянии нулевую рейку. При вращении кривошипа 3 кулиса 2 вынуждена совершать поворот относительно шарнира 01 нулевой рейки. Поскольку кулиса совершает поворот всегда на постоянный угол, то остальные рейки передвигаются на определенную длину: первая рейка на один зубец, вторая на два зубца и остальные — на количество зубцов соответственно их порядковому □меру. Вместе с рейками на такое же количество зубцов повернутся «.лепленные с ними шестерни разрядов. Поворот шестерен 7 вызывает эворот квадратных валов 6 и закрепленных на их концах шестерен S; последние через промежуточные шестерни 9 передадут вращение на _естерни 10 разрядов счетчика. Таким образом, во время позорота кулисы совершается переносная часть цикла, и число, установленное на устройстве ввода, передается в счетчик. Во время восстановительной части цикла при дальнейшем вращении кривошипа кулиса 2 вместе с зубчатыми рейками возвращается в исходное положение. За эту часть цикла з .л 11 поворачивается вокруг своей оси, промежуточные шестерни 9 всех . азрядов выводятся из зацепления с шестернями 8 и 10 и число, введенное в счетчик, остается там без изменения.
При нажатии на клавиши «минус» стержень 5 закрепляет в неподвижна м состоянии девятую рейку. Теперь при повороте кулисы каждая рейка Судет перемещаться на количество зубцов, соответствующее дополнению io девятки от ее порядкового номера, и за время переносной части цикла .• разряды счетчика будет вводиться дополнение до девяток от цифр вычитаемого числа, например: при вводе числа 46728 в разряды счетчика будет введено 999999953271. Этим осуществляется вычитание чисел,  'достающая в первом разряде единица вырабатывается механизмом редачи десятков, расположенным перед первым разрядом, привод • эторого осуществляется через дополнительную рейку 1а, соединенна ю в одно целое с нулевой рейкой. В этой машине вычитание чисел производится методом сложения дополнения вычитаемого с чис-. м (см. стр. 54).
2. 3. 4. Устройства переноса с зубчатым сектором применяются главным образом в машинах однопериодного действия и в некоторых двухпериодных счетно-записывающих машинах.
Характер работы этих устройств в двухпериодных машинах во многом сходен с характером работы реечных устройств переноса, рассмотренных нами в предыдущем разделе.
В качестве примера конструкции устройства переноса с зубчатым сектором для двухпериодных машин можно привести машину СД-110М, описание которой дано в разделе 7,1.
Вторым примером подобного устройства переноса может служить машина «Континенталь», схема которой дана на фиг. 35. Устройство ввода этой машины имеет полную клавиатуру. Установка цифры в раз-: яде производится нажатием на клавишу 1, каждый рычаг которой снаб-ж 'н упором 3. По окончании набора нажатием на клавиши «плюс» или
46
Конструкции устройств ввода и переноса
«минус» включается мотопривод, который через систему передач отводит вниз колодочку 4, растягивая этим пружину 5. Это заставляет секторную зубчатую пару 6 и 7 и вместе с ней ступенчатую пластину 2 следовать за растяжением пружины 5, т. е. совершать переносную часть цикла. Движение системы продолжается до соприкосновения ступенчатой планкл 2 с упором 3 нажатой цифровой клавиши. Верхний сектор 7 за время движения поворачивает сцепленную с ним шестерню 9 (при сложении) или шестерню 8 (при вычитании) на количество зубцов, соответствующее вводимой в разряд цифре. Нижний сектор 6 при этом поднимает
Фиг. 35. Схема машины „Континенталь".
цифровую печатающую штангх 11 на такое же количество зубцов (позиций), устанавливая ее соответствующей цифровой литерой 12 против валика 13 с бумажной лентой для записи числа от удара молоточком 14. Во время восстановительной части цикла рычаги 10 счетчика выводят из зацепления с зубчатым сектором 7 шестерни 8 и 9 счетчика, и введенное в счетчик число остается там без изменения.
Эти же устройства переноса используются на машине и для записи накопленных на счетчике итогов. Во время переноса итогов разряды счетчика гасятся, а цифры итога через пару зубчатых секторов 7 и 6 передаются на печатающие штанги 11.
Устройства переноса с зубчатым сектором широко применяются в однопериодных клавишных машинах. В этих машинах сектор вводится в действие в момент нажатия цифровой клавиши.
В машинах параллельного действия каждый разряд устройства ввода снабжается зубчатым сектором, посредством которого цифры переносятся в разряд других исполнительных механизмов машины. Примером применения таких устройств переноса могут служить машины, описанные в разделах 5. 1.5. 2, 5. 3. Другим примером такого устройства может служить устройство переноса машины «Комптометр» с ручным приводом (фиг. 36).
Каждый разряд машины имеет длинный рычаг с зубчатым сектором 1 на конце. Противоположный конец рычага свободно насажен на ось 2 и под действием пружины 3 находится в верхнем положении. При нажатии на соответствующую цифровую клавишу устройства ввода (полной клавиатуры) клавишный стержень 4 своим плечиком 4а, упи-
Устройства переноса
47
раясь в рычаг сектора 1, поворачивает его на количество зубцов, соответствующее нажатой цифровой клавиши. Ход опускающегося по инерции сектора ограничивается двумя клавишными упорами, один из которых .5 предназначен для нечетных клавишей, другой 6 — для четных. Оба упора свободно насажены на ось 7 и приводятся в движение упорными рычагами 8 для четных клавишей и 9 — для нечетных. При нажатии на цифровые клавиши, насаженные на оси 17 упорные рычаги под действием плечика 46 опускаются. Рычаг сектора имеет пять фиксирующих пилооб-
Фиг. 36. Схема комптометра.
разных зубцов, в которые при опускании клавиши входит один из клавишных упоров, задерживая рычаг сектора после его опускания.
С зубцами сектора постоянно сцеплена шестерня 10, к торцу которой приклепано храповое колесо 11, имеющее зубцы внутреннего зацепления. На одной оси с шестерней 10 насажен барабан 12 с шестерней 14. На торцевой стороне барабана, обращенной к храповику, установлена собачка 15, находящаяся в зацеплении с зубцами внутреннего храповика. С шестерней 14 сцеплена шестерня счетчика.
Во время ввода в разряд цифры при нажатии на одну из цифровых клавишей под действием плечика 4а рычаг сектора / поворачивается на заданный угол. В конце опускания от действия плечика 46 включается один из упорных рычагов 8 или 9, которые, поворачивая упоры 5 и 6, вводят их в зацепление с соответствующим фиксирующим зубцом сектора и этим четко фиксируют его перемещение на заданный угол.
Во время поворота сектора он, вращая своими зубцами шестерню 10, поворачивает храповик на заданное количество зубцов, собачка 15 при этом проскакивает без зацепления. Таким образом, во время опускания клавиши совершается подготовительная часть цикла. При освобождении нажатой клавиши сектор под действием усилия своей пружины 3 подни-
48
Конструкции устройств ввода и переноса
мается и вращает храповик в обратном направлении. Это заставляет собачку 15 войти в зацепление с зубцами храповика 11 и повернуть барабан 12 на количество позиций, соответствующее введенной в разряд цифре, и передать вращение на шестерни счетчика, чем и осуществляется перенос цифры в разряд счетчика.
Таким образом, в этой машине переносная часть цикла совпадает со счетом.
В машинах последовательного действия, построенных на базе пишущих машин с применением малогабаритных навесных счетчиков, устройство переноса состоит из одного зубчатого сектора. Посредством этого сектора цифры числа последовательно вводятся в отдельные разряды
Фиг. 37 Схема машины „Мерседес аддэлектра”
счетчика и одновременно записываются на бумаге пишущим механизмом машины во время набора их на цифровой клавиатуре.
Примером машины последовательного действия с указанным механизмом переноса может служить «Мерседес-аддэлектра» (фиг. 37).
В этой машине счетчики укрепляются на каретке пишущего механизма и располагаются в соответствии с вертикальными графами документа, подсчитывая итоги по каждой графе в отдельности (вертикальные счетчики). Для подсчета всех чисел, вводимых в вертикальные счетчики, в машине устанавливаются так называемые горизонтальные счетчики, которые располагаются на подвижном корпусе машины.
Для ввода чисел имеются две цифровые клавиатуры — одна для записи цифр без счета, другая для ввода в счетчик цифр числа с одновременной записью. Устройство переноса состоит из одного зубчатого сектора 10 и десяти вертикальных штанг Ис фасонным пазом, посредством которого производится поворот сектора через укрепленный на нем ведущий вал 14. Каждая штанга включается в работу цифровой клавишей 13 и предназначена для поворота сектора на количество зубцов соответствующее вводимой цифре. Штанги отличаются друг от друга наклоном фасонного паза; чем больше цифра, тем больше его наклон. Штанги под
Устройства переноса
49
Действием пружин опираются своими роликами 11а на кулачки 12. кото- ые свободно насажены на валу 15.
Во время работы машины кулачковый вал 15 вместе с укрепленными на нем храповиками 16 непрерывно вращается. При нажатии на цифровою клавишу 13 она остается в опушенном положении в течение одного оберота вала, так как ее якорная собачка 18 заходит своим плечом в зацепление с якорным мостиком 19. Противоположным концом клавиш- шо рычага освобождается сцепная собачка 17, находящаяся на кулачке
Фиг. 38. Устройство переноса „Мерседес аддэлектра“.
12, которая входит в зацепление с вращающимся храповиком 16. чем • поизводится включение кулачка в работу на один полный оборот. В исходном положении ролик 11а расположен на высшем радиусе кулачка; "'ll вращении последнего, ролик вместе со штангой опускается и штанга своим пазом через ведущий вал 14 поворачивает сектор 10 на количество убцов соответственно нажатой цифровой клавише. В начале движения штанга через специальную планку отпирает передаточную систему счет- :ка и одновременно вводит сектор в зацепление с шестерней 20 вала эедачи устройства переноса и дальше через систему передач со счет-'КОМ.
К концу оборота кулачка сцепная собачка, наталкиваясь на якорную бачку, отводит ее, и последняя выходит из зацепления с якорным мостиком 19, освобождая клавишный рычаг. Сцепная собачка упирается плечом в конец клавишного рычага и выходит из зацепления с храпови-м. и кулачок устанавливается в фиксированном положении.
Передача цифры от сектора 10 в счетчик производится через систему убчатых передач (фиг. 38). При сложении чисел вращение от шестерни через вал 21 передается на муфту 22 с укрепленной на ней шестерней 23 и дальше через шестерни 24, 25 и 26 на вал 27 привода счетчика, производящего подсчет чисел в вертикальных графах документа. Шестерня укрепленная на этом валу, передает вращение в разряд счетчика. По мере записи цифр числа в заданной графе документа счетчик вместе с кареткой пишущего механизма перемещается от высшего разряда к низ-Л 3.1К. 1458
50
Конструкции устройств ввода и переноса
тему и шестернями устанавливается относительно шестерни 28 поочередно своими разрядами. После записи числа в одной вертикальной графе число будет введено в счетчик. При записи числа в другой вертикальной графе оно будет введено в счетчик, установленный для этой графы, и т. д.
Переключение работы счетчика на вычитание производится поворотом переключателя 30, который переводит через муфту 22 шестерню 23 на зацепление с шестерней 29, чем достигается перемена направления вращения вала 27 и шестерни 29.
Установкой переключателя 30 в среднем положении производится отключение сцепления шестерни 23 с шестернями 24 и 29, т. е. отключение передачи цифр в вертикальные счетчики.
В машине могут быть установлены два горизонтальных счетчика, характер работы которых определяется соответствующей настройкой пластины 35 вертикальных счетчиков. Пластина 35 может быть установлена в три различных положения: 1. Опущенное (установка пластины в положение Л). В этом случае горизонтальные счетчики автоматически включаются на сложение числа, поступающего в заданный вертикальный счетчик. 2. Среднее (положение пластины на £). Горизонтальные счетчики отключены и записываемые числа поступают только в вертикальный счетчик. 3. Поднятое (пластина установлена на S). В этом случае вводимые числа в вертикальном счетчике складываются, а в горизонтальном— вычитаются.
В горизонтальные счетчики цифры числа передаются одновременно с их вводом в вертикальные счетчики.
На валу 21 установлена муфта 31 с укрепленной на ней шестерней 32, которая может быть сцеплена либо с шестерней 33, либо с шестерней 34, чем осуществляется прямое или обратное вращение вала 36 перевода горизонтальных счетчиков. Включение горизонтальных счетчиков на заданный вид работы осуществляется пластиной 35 вертикального счетчика.
При установке пластины в опущенном положении во время ввода числа в вертикальный счетчик она, нажимая на рычаг 37, поворачивает его и через штифт 38, систему рычагов 39, 40, 41 переключает шестерню 32 на сцепление с шестерней 34. При установке пластины в верхнее положение через ту же систему рычагов шестерня 32 будет вводиться в зацепление с шестерней 33, и вал 36 горизонтальных счетчиков вращается в обратную сторону. При установке пластины 35 в среднее положение шестерня 35 выводится из зацепления с обеими шестернями, т. е. горизонтальные счетчики отключаются.
Передача на горизонтальные счетчики производится через муфту 42, •установленную на шпонке вала 36. Включение в работу горизонтальных счетчиков осуществляется включением муфты на сцепление с шестерней-43 или шестерней 44. Установкой муфты в правое положение включается правый горизонтальный счетчик, установкой муфты в левое положение — левый счетчик, установкой муфты в среднее положение она находится в зацеплении с обеими шестернями 43 и 44 и включает в работу оба горизонтальных счетчика. Заданное включение счетчиков определяется установкой шины определенной толщины на вертикальном счетчике, которая, проходя под рычагом 45. отклоняет его и через тягу 46 и вилку 47 устанавливает муфту 42 в зацепление с соответствующим горизонтальным счетчиком.
ГЛАВА III
МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И КОНСТРУКЦИИ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ
3.1.	АНАЛИЗ ВЫПОЛНЕНИЯ АРИФМЕТИЧЕСКИХ ДЕЙСТВИЙ МАШИНАМИ
Все вычислительные операции, выполняемые цифровыми счетными машинами, всегда состоят из простейших арифметических действий сло-~кения и вычитания чисел.
Процесс сложения чисел в машине совершается за один рабочий ход и протекает аналогично переносу, отличаясь от него постепенным накоплением в разрядах счетчика обрабатываемых чисел и передачи десятков из разрядов, в которых произошел переход с девятой на нулевую позицию, в следующий вышестоящий разряд.
Проследим на конкретном примере процесс сложения двух чисел:
42509237 + 23700978 = 66210215.
Во время первого рабочего хода на счетчике отложится число 42509237. За время второго рабочего хода в счетчик будет перенесено число 23700978. Сложение этих чисел во время второго хода будет протекать в следующем порядке:
Позиции переносной части цикла 9 8	Разряды счетчика 42509237 42509337 42509438
6 5	42609549 42709650 — срабатывает механизм передачи десятков 1-го разряда
4 3 9	42809761 42909872 43009983 — срабатывает механизм передачи десят-
1	ков 6-го разряда 54109094 — срабатывает механизм передачи десят-
Конец переносной части цикла Позиции восстановительной части цикла 1 2 3	ков 3-го разряда 65209105 — срабатывает механизм передачи десятков 2-го разряда Передача десятков в разрядах счетчика 65209115 — передача десятка во 2-й разряд 65209215—передача десятка в 3-й разряд 65200215 — передача десятка и срабатывание механизма передачи десятка 4-го разряда
4 5 6 7	65210215 — передача десятка в 5-й разряд 65210215 66210215—передача десятка в 7-й разряд 66210215
Результат	66210215
Приведенный пример цикла второго рабочего	показывает, что за время переносной части хода передача в разряды счетчика второго
4*
52
Математические основы и конструкции вычислительных устройств
слагаемого протекает как обычный перенос. Однако в первом, втором, третьем и пятом разрядах в различных позициях цикла произошел переход с 9 на 0 и это вызвало подготовку (срабатывание) механизма передачи десятков.
Десятки из этих разрядов в вышестоящие разряды передаются после переносной части цикла во время восстановительной части цикла. Необходимо отметить, что в пятом разряде срабатывание механизма передачи десятков и сама передача десятков произошла также во время восстановительной части цикла, что предъявляет особо жесткие условия для надежности работы этого механизма.
Рассмотренный нами пример отображает процесс суммирования чисел в счетчике, имеющем двухпериодный механизм с принудительной передачей десятков. Процесс суммирования чисел в счетчиках с механизмами других систем передачи десятков будет рассмотрен нами дальше.
Для вычитания чисел в клавишных счетных машинах применяются два различных математических метода:
1.	Прямое вычитание.
2.	Вычитание методом сложения числа с дополнением вычитаемого.
Прямое вычитание применяется в машинах с реверсом устройства переноса или реверсом счетного устройства. Реверс дает возможность изменить вращение разрядов счетчика в обратном сложению направлении и этим производить вычитание чисел.
Проследим процесс вычитания на примере ввода тех же чисел:
42509237 — 23700978 = 18808259
Во время второго рабочего хода число 23700978 будет введено в счетчик как отрицательное, реверсированием механизма переноса или разрядов счетчика и движением их в обратном направлении:
Позиции переносной части цикла 9 8	Разряды счетчика 42509237 42509137 42509036
С>	42409925 — срабатывает механизм передачи десятка в 3-м разряде
Л 3	423П9814 42209703 42109692 — срабатывает механизм передачи десятка во 2-м разряде
2 1	41009591 30909170 — срабатывает механизм передачи де-
Конец переносной части цикла	сятка в 6-м разряде 29809369 — срабатывает механизм передачи десятка в 1-м и 7-м разрядах
Позиции восстановительной части цикла	Передача десятков
1 2 3 4 5 7	29809359 — вычитание десятка во 2-м разряде 29809259 — вычитание десятка в 3-м разряде 29808259 — вычитание десятка в 4-м разряде 29808259 29808259 28808259—вычитание десятка в 7-м разряде 18808259 вычитание десятка в 8-м разряде
Разность	18808259
На этом примере можно убедиться, что при прямом вычитании разряды устройства переноса и разряды счетчика включаются на тех же позициях цикла, что и при сложении чисел, но направление движения обратное. Поэтому механизм передачи десятков срабатывает в момент
Анализ выполнения арифметических действий машинами
53
перехода разряда счетчика с 9 на 0. Во время восстановительной части цикла вычитаются последовательно десятки из вышестоящих разрядов, начиная с .низших разрядов счетчика.
В практике вычислений на машинах всегда встречается необходимость поизводить вычитание не только из большего числа меньшее, но и из меньшего числа большее. Такое вычитание всегда приводит к образова-ию дополнения вычисленной разности, что характеризует ее отрицательное по знаку значение.
Рассмотрим пример такого вычитания на примере:
42509237 — 123700978 = —81191741.
Процесс вычитания во время переносной части цикла рабочего хода •'ашины будет протекать аналогично предыдущему примеру и отличается : >лько вычитанием единицы в высшем (девятом) разряде. Однако во тремя восстановительной части цикла это вызывает необходимость сра-1тывания механизма передачи десятков во всех высших разрядах счет-тка. Поэтому при отрицательном вычитании для получения правильного .зультата вычисления необходимо, чтобы емкость счетчика всегда была . менее чем на один разряд больше значности вычитаемого числа.
Итак, в результате вычитания в конце переносной части цикла на . зрядах счетчика будет отложено число 00929809369. Во время восста-овптельной части цикла вычисление будет протекать в следующей по-ледовательностн:
Позиции восстановительной части цикла	Разряды счетчика
1	00329809359
2	00929809259
3	00929808259
4	00929808259
5	00929808259
6	00928808259
7	00918808259
8	O09I8808259
9	09918808259
10	99918808259
Разность
99918808259
Нетрудно убедиться, что полученная разность 99918808259 является дополнением отрицательной разности, для вычисления которой необходимо провести алгебраическое сложение:
Емкость счетчика
Емкость счетчики	Отрицательная разность
Г“ I
1000000000000-ь (—99918808259) =—00081191741 =—81191741.
Дополнение есть разность числа, кратного десяти с единицей впереди, "ходящей за пределы емкости счетчика и вычитаемого числа.
Пользуясь свойствами дополнения, можно производить вычитание .тем сложения числа с дополнением вычитаемого. Такой метод вычитания применяется в машинах, у которых отсутствует реверс устройства "ереноса или счетчика. В этих машинах выработка дополнения вычитае-• эго производится автоматически.
По конструктивным соображениям удобнее пользоваться методом до-хтнения в каждом разряде до девятки с последующим автоматическим "эибавлением единицы в первый разряд во время одного рабочего цикла.
Такой метод вычитания применяется в машинах «Мерседес». Устрой- о переноса этой машины было нами рассмотрено в разделе 2. 3. 3.
54
Математические основы и конструкции вычислительных устройств
В качестве примера вычитания методом сложения числа с дополнением в каждом разряде до девяток и автоматическим прибавлением единицы приведем следующий пример:
42509237 — 23700978 = 18808259;
дополнением вычитаемого будет число:
999999999 — 23700978
976299021
Процесс вычитания в этом случае будет протекать как сложение чисел:
42509237 + 976299021 + 1		
Позиции переносной части цикла 9	18808259 Разряды счетчика 04250923"	
8 7 6 5 4 3 9	142э10237 — срабатывает механизм сятка 4-го разряда 242521237 352532237 463543237 574551237 685565237 796576237	передачи де-
7 Конец переносной части цикла Позиции восстановительной части цикла	807687247 — срабатывает механизм сятка 8-го разряда 918798258 Передача десятков	передачи де-
1 2 3 4	918798259 — передача единицы в 1-й разряд 918798259 918798259 918798259	
5	918708259—передача десятка и 5-го разряда	срабатывание
6 7 8	918808259 — передача десятка в 6-й 918808259 918808259	разряд
9 Разность	018808259—передача десятка в 9-й 18808259	разряд
Недостатками вычитания методом сложения числа с дополнением вычитаемого являются необходимость передачи десятка в 1-й разряд и участия в работе механизмов передачи десятков во всех высших разрядах, в которых для вычитаемого установлены нули. В различных машинах передача единицы (десятка) в первый разряд осуществляется двумя разными способами: либо передача .его из специального механизма, установленного перед первым разрядом счетчика, либо из высшего разряда счетчика в момент его перехода с 9 на 0.
3.2.	СЧЕТНЫЕ УСТРОЙСТВА
Проведенный в предыдущем разделе анализ выполнения машиной арифметических действий показывает, что сложение и вычитание чисел состоят из операции фиксации переносимого в счетчик числа и операции передачи десятков.
Для выполнения других арифметических действий — умножения, деления чисел, накопления чисел, переброски их из одних исполнительных
Счетные устройства
эо
механизмов в другие применяются различные механизмы для фиксации временного хранения чисел без передачи десятков. Эти механизмы также принимают участие в выполнении вычислительных операций и яв-яются составными частями механизмов, управляющих работой вычислительных устройств. Все многочисленные и разнообразные счетные устройства для обработки чисел разделяются на три группы:
1)	счетчики параллельного действия;
2)	счетчики последовательного действия;
3)	фиксаторы чисел.
Каждое из этих устройств состоит из отдельных механизмов, выполняющих в общей системе определенные функции по обработке чисел.
Емкость счетных устройств определяется количеством разрядов — начности чисел, для обработки которых предназначается машина. В машинах, специализированных для выполнения операций сложения и вычитания чисел, она обычно равна или на один разряд больше емкости устройства ввода. В машинах, специализированных для выполнения операции умножения и деления, емкость фиксаторов чисел равна или на несколько разрядов меньше емкости устройства ввода; емкость счетчиков результатов обычно в 2 раза больше емкости устройств ввода (исключения представляют арифмометры и машины ВК, у которых емкость счетчиков результатов меньше, чем удвоенное количество разрядов устройства ввода). Все разряды каждого счетного устройства имеют одинаковую конструкцию и состоят из однородных механизмов.
3.2.1.	Счетчики параллельного действия накапливают числа парал-гельным вводом цифр в отдельные разряды за каждый рабочий ход. Такие счетчики применяются в машинах параллельного действия для подсчета результатов вычисления обрабатываемых машиной чисел, т. е. для получения сумм, разностей, произведений, и позволяют производить хак параллельный, т. е. одновременный ввод в разряды обрабатываемого числа за время одного рабочего хода, так и последовательный, т. е. поразрядный ввод цифр числа за несколько рабочих ходов.
Счетчики обычно состоят из механизмов фиксации числа, передачи десятков и гашения, т. е. приведения разрядов в нулевое положение
Механизмы фиксации чисел счетчика в каждом разряде представляют собой счетную шестерню с количеством позиций, кратным применяемой системы счисления, т. е. для обычных машин кратным десяти. В машинах, предназначенных для вычисления английской валюты, где применяется двенадцатиричная система счисления, счетные шестерни имеют количество позиций, кратное двенадцати. В большинстве счетных машин каждая позиция представляет собой один или несколько целых зубцов шестерни. Перенос цифры числа в разряд счетчика осуществляется поворотом счетной шестерни на количество позиций, соответствующее вводимой цифре. По мере последовательных переносов счетная шестерня поворачивается и после полного поворота на 10 позиций (для десятичной системы счисления) через посредство механизма передачи десятков передается импульс единицы в вышестоящий разряд поворотом счетной шестерни этого разряда на одну позицию, чем и осуществляется счет чисел.
Для возможности визуального считывания чисел счетные шестерни или сцепленные с ними передаточные шестерни снабжаются цифровыми колесами с нанесенными на них цифровыми знаками. Цифровые колеса различных машин выпотняются по одному из указанных на фиг. 39 вариантов, устанавливаемых на отдельных параллельных осях разрядов (а. б. в) или на одной обшей для всех разрядов горизонтальной оси счетчика (г).
56
Математические основы и конструкции вычислительных устройств
В машинах с автоматической выпиской вычисленных результатов.
счетчики часто располагаются внутри машины и недоступны оператору.
Фиг. 39. Виты цифровых колес.
Такие счетчики не имеют цифровых колес и снятие с их разрядов результатов вычислений производится во время приведения этих разрядов в нулевое положение при гашении счетчика.
В большинстве машин счетчик связан с механизмом переноса промежуточными шестернями, сцепленными со счетными шестернями, что не является обязательным и обусловливается конструктивными соображениями.
3. 2. 1. 1. Наиболее сложными и вместе с тем важными в счетных устройствах являются механизмы передачи десятков, назначение которых — взаимосвязывать работу отдельных разрядов в общую систему счетчика. Конструктивное решение механизмов передачи десятков зависит от требовании, предъявляемых к машине: скорости ее работы, рода и позиционности рабочего цикла машины, применяемого в машине устройства переноса и др. Поэтому механизмы передачи десятков различных машин весьма разнообразны. По принципу действия их можно разделить на следующие системы: механизмы непрерывной передачи десятков, механизмы двухпериодной
передачи и механизмы однопериодной передачи десятков. Любая система передачи десятков, применяемая в маши-
нах параллельного действия, должна надежно работать, когда в счетчике происходит:
1. Передача десятков из работающего разряда в вышестоящий разряд, не участвующий в работе восприятия числа
2. Передача десятков из работающего разряда в работающий разряд, т. е. когда два разряда или больше, производя восприятие числа вынуждены также участвовать в передаче десятков
Например:
-т-8 вводимое число 000000005—разряды счетчика 000000013- результат на счетчике
3	.' Сквозная передача десятков через все разряды при вводе числа в счетчик
4	. Сквозные передачи десятков при вводе девяток во все разряды счетчика
Например:
+57—вводимое число 000000078—разряды счетчика 000000135—результат на счетчике
Например:
—2—вводимое число 000000000—разряды счетчика 999999998—результат на счетчике
Например:
+999999999—вводимое число 000000018—разряды счетчика
000000017—результат на счетчике
Последние два вида передачи десятков встречаются при выполнении действий вычитания и деления чисел.
Счетные устройства
57
В машинах последовательного действия механизмы передачи десятков должны работать, когда в счетчике происходит первый и третий вид работы, так как в этих машинах числа вводятся только в один работающий разряд.
В вычислительных машинах часто встречается двухпериодная система передачи десятков. В этой системе применяются последовательный, последовательно-параллельный и параллельный способы передачи, В механических вычислительных машинах применяются последовательный и последовательно-параллельный способы двухпериодной передачи десятков. Эти способы осуществляются или механизмами с принудительным (кулачковым) приводом передачи десятков, или механизмами с эластичным, т. е. пружинным приводом передачи десятков.
Механизмы с принудительным приводом передачи десятков конструктивно выполняются в виде двух самостоятельных механизмов: механизма подготовки к передаче десятков, который монтируется вместе со счетным устройством, и механизма принудительного привода передачи десятков, который является составной частью устройства переноса. Эти механизмы применяются главным образом в машинах, специализированных для выполнения умножения и деления, работающих со скоростью 200—700 рабочих ходов в минуту. Машины, оборудованные такими механизмами передачи десятков, обычно имеют постоянный нормальный рабочий цикл, и передача десятков во время переноса чисел совершается за обе части цикла. За время переносной части происходит подготовка в передаче и за время восстановительной части цикла — передача десятков. Примеры работы этих механизмов были рассмотрены в предыдущем разделе. Только при сквозной передаче десятков подготовка и передача осуществляются во время восстановительной части цикла. Например, при вычитании чисел
00000000 — 2
десятки будут передаваться (для данного примера вычитаться) в следующей последовательности: после переносной части цикла в первом разряде появится цифра 8 и произойдет подготовка механизма передачи десятков _ первом разряде.
Позиции восстановитель-’	Разряды
иой части цикла 1 2	счетчика 00000008 00000098 — передача десятка во 2-й разряд и под-
3	готовка 3-го разряда 00000998 — передача десятка в 3-й разряд и под-
4	готовка 4-го разряда 00009998 — передача десятка в 4-й разряд и под-
5	готовка 4-го разряда 00099998 — передача десятка в 5-й разряд и под-
6	готовка 6-го разряда 00999998 — передача десятка в 6-й разряд и под-
г?	готовка 7-го разряда 09999998—передача десятка в 7-й разряд и под-
3	готовка 8-го разряда 99999998 - передача десятка в 8-й разряд
Подготовка к передаче десятков происходит в момент перехода разряда с 9 на 0 (при сложении) или с 0 на 9 (при вычитании). Поскольку перенос десятков в каждом разряде слагается из двух операций (подготовки — передачи) и производится принудительно во время восстановительной части цикла, то появляется необходимость смещения времени передачи для каждого вышестоящего разряда на одну позицию. В силу этих причин передача десятков через все разряды счетчика занимает в
58
Математические основы и конструкции вычислительных устройств
восстановительной части цикла количество позиций, равное количеству разрядов счетчика. При этом если механизм привода десятков смонтирован непосредственно в устройстве переноса, который при сложении чисел движется в одну сторону, а при вычитании в другую, то необходимо наличие двух рядов спирально расположенных механизмов принудительного привода передачи десятков. Один из этих рядов передает десятки при сложении чисел, другой — при вычитании чисел. Такие механизмы имеются в арифмометре «Феликс», машинах ВК-1, ВК-2, ВК-3, КСМ и др. В машинах, устройства переноса которых во время выполнения операции сложения и вычитания движутся в одну и ту же сторону, требуется только один ряд спирально расположенных механизмов принудительного привода передачи десятков. Однако в этом случае необходимо предусмотреть либо реверс в конструкции счетного механизма, как это сделано в машинах ВММ-2, «Гамман», «Рейнметалл» и др., либо производить
Фиг. 10. Счетчик машины АЕС
вычитание методом сложения числа с дополнением вычитаемого, как это выполнено в машинах «Мерседес».
Встречаются счетные устройства, у которых для изменения вычисления со сложения на вычитание имеется только реверс вращения счетных шестерен, а. для переноса десятков реверс отсутствует. В этом случае механизм передачи десятков каждого разряда имеет две собачки, передвигающие разряд при сложении в сторону «плюс» и при вычитании в сторону «минус». Примером такой конструкции может служить счетчик машины АЕС (фиг. 40). Сложение чисел в этом счетчике осуществляется сцеплением промежуточных шестерен счетчика с рейками 2 устройства переноса. При вычитании счетчик смещается в сторону и промежуточные шестерни сцепляются с промежуточными шестернями 3 устройства переноса.
Таким образом, вращение счетных шестерен 23 производится в обе стороны. Каждый разряд имеет десятичный кулачок 23а, который при переходе разряда с 9 на 0 или с 0 на 9 отжимает рычаг 56, поворачивающийся вокруг оси 57. При отжатии рычага кулачком 23а противоположный конец этого рычага опускается и запирается в этом фиксированном положении защелкой 58. Во время восстановительной части цикла вращается вал 30, на котором спирально расположены кулачки 60 и 61 по два на каждый разряд. При вращении вал своим кулачком 61 отжимает дужку разряда 62, которая движется по направлению к планке 63 с укрепленными на ней двумя десяточниками 64 и 65. Если в разряде произошел переход кулачка 23а с 9 на 0 или обратно и рычаг 56 переключился, то планка десяточников располагается по пути движения дужки 62 и пос-
Счетные устройства
59
лсдняя. упираясь в планку, передвигает ее вместе с десяточниками по направлению к промежуточной шестерне разряда счетчика. Десяточники, перемещаемые вместе с планкой, на своем пути встречают стержень 57, за который они цепляются своими отогнутыми лапками 64а и 65а. Упираясь стержень, десяточники поворачиваются вокруг осевых штифтов 66. Конны десяточников расположены в различных плоскостях, поэтому при сложении в зацепление с шестерней 22 входит десяточник 65 и поворотом шестерни 22 производит прибавление единицы в следующий разряд. При зычитании, поскольку счетчик смещен, в зацепление с шестерней 22 входит десяточник 64, который вычитает единицу в старшем разряде. При . извращении дужки 62 после освобождения ее кулачком 61 планка с десяточниками возвращается в первоначальное положение. Кулачок 60 тжимает защелку 58 и рычаг 56 освобождается. В следующем разряде счетчика на одну позицию позже производится аналогичная работа и т. д. до конца восстановительной части цикла.
Механизмы с эластичным, т. е. пружинным, приводом передачи десятков имеют два самостоятельных механизма- механизм подготовки к передаче десятков и механизм пружинного привода передачи десятков. Конструктивно эти механизмы выполняются либо как составные части .четных устройств, либо отделяются от счетных устройств в самостоя-'ельные узлы, входящие как составные части устройства переноса. В последнем случае в разрядах счетчика остаются только десятичные кулачки, которые включают в работу механизм подготовки к передаче десятков во время перехода разряда. В многосчетчиковых машинах третьей и четвертой групп эти механизмы иногда выделяются в один самостоятельный, .конструктивно обособленный узел, обслуживающий несколько счетчиков. Они применяются в машинах, специализированных для выполнения операций сложения и вычитания чисел, работающих на малых скоростях порядка 100—200 рабочих ходов в минуту. В этих механизмах отсутствует принудительный привод, который заменен пружинным приводом, уставленным в каждом разряде счетчика. Их характерной особенностью шляется чрезвычайно большая скорость передачи десятков, которая, не-звисимо от количества разрядов, в которых производится передача, за-шмает время одной (или немного больше) позиции в конце восстановительной части цикла.
Механизмы с пружинным приводом передачи десятков применяются машинах как с постоянным, так и переменным нормальным циклом с циклом совпадения восстановительной части со счетом. Передача сятков у этих механизмов производится последовательно параллельным способом; в некоторых случаях передача производится параллельно рез отдельные группы разрядов, например при сложении чисел 2509237 + 57802904= 100312141 передача будет протекать в следую-. м порядке:
Позиции никла
Разряди счетчика
9
8
7
6
5
4
3
2
1
Конец переноса
42509237
42509337
42609437
43709537
44809637
55909737
66009838 — срабатывает механизм передачи десятков 6-го разряда
77109939
88200030 — срабатывает механизм передачи
99301131
десятков 1-го, 3-го и 4-го разрядов
60
Математические основы и конструкции вычислительных устройств
позиции передачи десятков
9d312I41 —передача десятков во 2-й, 4-й. 5-й и 7-й разряды и подготовка 8-го разряда
00312141—передача десятков в 8-и разряд и подготовка 9-го разряда
100312141 — передача десятков в 9-й разряд.
Из приведенного примера видно, что подготовка к передаче десятков во время переноса числа в счетчик производится обычным порядком при переходе разряда с 9 на 0 (при вычитании с 0 на 9). Однако в конце восстановительной части цикла во всех разрядах, которые были подготовлены (2-й, 4-й, 5-й и 7-й разряды), передача десятков началась одновременно, т. е. параллельно. В тех же разрядах, которые перешли с 9 на О во время передачи десятков (8-й и 9-й разряды), произошли последовательно подготовка и передача десятков из одного разряда в вышестоящий и т. д.
Таким образом, в механизмах с пружинным приводом передачи десятков мы имеем последовательно-параллельный способ передачи. При сквозной передаче десятков через все разряды этот способ остается пос ледовательным.
В качестве примера таких механизмов для машин с переменным рабочим циклом может служить механизм машины «Контекс», описание которой дано в разделе 5. 3. 2.
Описание механизмов машин с постоянным рабочим циклом дано в разделах 7. 1. 4 и 7. 2. 4.
Механизмы однопериодной системы передачи десятков, отличающиеся от механизмов двухпериодных систем принципом действия, передают десятки непосредственно в момент перехода разряда с 9 на 0, передавая импульс единицы в вышестоящий разряд
Например, сложение чисел
425 + 809= 1234
в машине со счетчиком однопериодной системы передачи десятков будет протекать в следующей последовательности:
Позиции цикла	Разряды счетчика
9 8 7 6 5 4 3	425 426 527 628 729 830 — срабатывание и передача десятка из 1-го во 2-й разряд 931
2 1	1032 — срабатывание и передача десятка из 3-го в 4-й разряд 1133
Конец переноса	1234
Таким образом, десятки передаются в момент переноса числа.
В счетчиках параллельного действия во время счета чисел часто встречается комбинация, когда в одном разряде должно производиться восприятие переносимого числа и одновременно восприятие десятка из нижестоящего разряда, в этом случае передача десятков задерживается до конца цикла.
Счетные устройства
61
Например,	425 + 2819= 3244
Позиции цикла	Разряды счетчика
9	425
8	426
7	527
6	628
5	729
4	820 —срабатывает механизм передачи десятков 1-го разряда
з	921
9	022 — срабатывает механизм передачи десятков 3-го разряда
1	1123
Конец переноса	2234
Цикл передачи десят-	3244 — передача десятков во 2-й и 4-й разряды
ков	
Рассмотренные два примера показывают, что в механизмах однопериодной передачи десятков в первом случае производится однопериодная ередача десятков, во втором случае — двухпериодная. Примером такого механизма может служить счетчик машины «Комптометр», описание косого дано в разделе 5. 2. 4.
Передача десятков в этих механизмах осуществляется также и после . твательно-параллельным способом. Конструкция этого механизма поз-дляет передавать десятки только в одном направлении, т. е. только при ложении чисел. Поэтому вычитание на машине производится вводом в счетчик дополнения до девяток вычитаемого. Скорость ввода чисел в од-'периодной машине (например, в «Комптометре») достигает 10 чисел в кунду, поэтому детали механизма передачи десятков требуют высокой - ыности изготовления для того, чтобы механизм работал четко и надежно.
Механизмы непрерывной передачи десятков. Принцип устройства
>го механизма был изобретен русским академиком П Л. Чебышевым, 'троившим в 1878 г. первую автоматическую вычислительную машину этим механизмом.
Механизмы непрерывной передачи десятков отличаются высокой сте-пыо надежности и применяются в машинах, работающих с высокими коростямп, достигающими 1350 рабочих циклов в минуту. Надежность аботы механизма достигается оригпнатьной планетарной зубчатой переучен, связывающей отдельные разряды счетчика в единую систему зуб-гатых передач, передающих движение из нижестоящих в вышестоящие азряды с соотношением 1 : 10 (для десятичной системы счисления).
Такое соотношение передач при работе одного разряда и полном его зороте на 10 позиций вызывает перемещение на одну позицию следующего разряда и дальнейшую передачу в другие разряды соответственно на  1; 0,01; 0,001 и т. д. позиций. Таким образом, при работе одного разряда другие разряды производится постепенное—непрерывное накопление де-сятков. Постепенный поворот счетных шестерен в вышестоящих разрядах ывает искажение в фиксации цифр числа в разрядах счетчика. Для ••странения искажения устанавливаются кулачковые выравнивающие •• ханизмы, которые корректируют углы поворота разрядов и устраняют *'кажение фиксации цифр.
В некоторых машинах корректировка производится во время прохож-чия от позиции нуля до позиции девятки разряда, в который вводится ло, что не даст возможности вышестоящим разрядам воспринимать • "'сдачу вращения. В момент перехода разряда с позиции 9 на позицию 0 ычажпая система, действующая от кулака, передает импульс единицы вышестоящий разряд, осуществляя этим передачу десятка.
62
Математические основы и конструкции вычислительных устройств
Таким образом, эти механизмы действуют как механизмы с непрерывной одиопериодной передачей десятков. Действия такого механизма за время одного цикла проследим на примере сложения чисел.
425 + 2819= 3244.
Позиции цикла Разряды счетчика
1	425
2	426
3	527
4	628
5	729
6	830— передача десятка во 2-й разряд
7	931
8	1032	—	передача	десятка в 4-й разряд
9	2133
Конец переноса	3244
Из примера видно, что даже в том случае, если в разряд, который занят переносом цифры в счетчик, подается импульс единицы, то десятки в этот разряд все же передаются.
Примером счетных устройств с механизмом непрерывной однопериодной передачи десятков может служить счетчик машины «Калькулятор» (5. 1.3).
Вторым примером применения механизма с непрерывной передачей и корректировкой установки цифровых колес счетчика в конце рабочего цикла может служить счетчик вычислительной машины «Мерчент». На фиг. 41 показано устройство двух разрядов счетчика.
В каждый разряд счетчика входят следующие детали: ведущая шестерня 1, сцепляемая во время рабочего цикла с шестерней 2 механизма переноса, передающей в разряд вводимую цифру. Шестерня 1 сцеплена также с шестерней 3 разряда счетчика. От шестерни 3 через штифт 4 движение передается на водило 5 планетарной передачи, на плечах которого установлены две сателлитные шестерни 6, сцепленные с солнечной шестерней 7 и шестерней 8 с внутренними зубцами, находящимися в цифровом колесе 8а. Через втулку 9 солнечная шестерня жестко соединена с зубчатым диском 10, имеющим также внутренние зубцы, с которыми сцеплена шестерня 11. Вал этой шестерни проходит через зубчатый сек-
Счетные устройства
63
гор 12, на котором установлена шестерня 13, сцепленная со второй шестерней 14 цифрового колеса. Шестерня 14 вместе с кулачком 15 соединены с цифровым колесом. В ребро кулачка упирается ролик 16а, установленный на рычаге 16. Этот рычаг, упираясь в плечо 17а, отклоняет второй зубчатый сектор 17. Кулачок 15 имеет 10 позиций соответственно цифрам цифрового колеса. Наибольший радиус его профиля касается ролика 16а при установке цифрового колеса в положение «0». При установке «9» ролик коснется профилем наименьшего радиуса.
При включении счетчика в работу кулачок опускается и шестерни / азрядов входят в зацепление с шестернями 2 механизма переноса. Одно-. эеменно через систему передач поворачивается сектор 17 таким образом, то он освобождает рычаг 16, и последний своим роликом отходит от ку-ачка 15.
Во время ввода цифры в разряд шестерня 1, поворачиваясь, передает вращение на водило 5 и шестерни 6, которые через шестерню 8 внутреннего зацепления поворачивают цифровое колесо на количество позиций, оответствующее вводимой в разряд цифре. Цифровое колесо, в свою чсредь, вращает шестерню 14, которая через цепочку шестерен 13, 11, 10 ередает вращение на солнечную шестерню 7 следующего вышестоящего разряда с общим передаточным числом 1 : 10, осуществляя этим непре-ывную передачу десятков.
Второй разряд при этом может также воспринимать число, передаваемое в него через свою шестерню 1 от шестерни устройства переноса. В результате ввода цифры в разряд и непрерывной передачи десятка из .•редыдущего разряда положение цифрового колеса будет искажено, т. е. с-го цифровые знаки будут несколько смещаться относительно смотрового окошка счетчика. По окончании рабочего цикла шестерня счетчика, выйдя из зацепления с шестернями 2 устройства переноса, переместится в верхнее положение как показано па фиг. 41. Сектор 17 будет освобожден и, повернувшись на оси под действием своей пружины 18, прижмет плечом 17а ролик 16а рычага 16 к кулачку и своими зубцами 17 повернет сектор 12; последний через шестерни 11 и 10 повернет шестерню 7 вышестоящего разряда. Поворот этой системы шестерен вызывает корректировку положения цифрового колеса вышестоящего разряда в правильное положение.
Описанный механизм отличается от предыдущих тем, что в нем отсутствует импульс передачи десятков при переходе разряда с 9 на 0, а передача десятков в разрядах производится непрерывно. Показания цифровых колес корректируются после окончания цикла работы механизма.
Рассмотренные нами различные системы механизмов передачи десятков и проведенный анализ их работы дают возможность определить следующие основные закономерности работы этих механизмов.
1.	Передача десятков при выполнении любых арифметических операций производится всегда в одном направлении, а именно от низших к высшим разрядам.
2.	Машины, оборудованные счетчиками с последовательным принудительным приводом передачи десятков, работают по нормальному рабочему циклу. При этом протяженность восстановительной части цикла в позициях зависит от количества разрядов счетчика и от возможных направлений движения привода передачи десятков.
3.	Счетчики с пружинным приводом передачи десятков могут применяться в машинах с постоянным или переменным нормальным- рабочим циклом и циклом совпадения восстановительной части цикла со счетом. Передача десятков производится последовательно-параллельным способом.
64
Математические основы и конструкции вычислительных устройств
4.	Счетчики с механизмами непрерывной передачи десятков должны иметь в каждом разряде дополнительный механизм корректировки фиксации нормального положения разряда.
3.	2. 1.2. Механизмы гашения счетчиков применяются для приведения разрядов счетчиков в нулевое положение. Принципы действия механизмов гашения зависят от конструкции счетных устройств и их связи с другими механизмами машины.
а)
Фиг. 42. Кулачковый механизм гашения.
1.	В машинах первой группы с автоматизацией только вычислительных процессов, в которых отсутствует необходимость передачи вычисленного счетчиком результата в другие исполнительные механизмы, применяются следующие механизмы гашения. Для счетчиков с принудительным приводом передачи десятков и параллельным расположением осей счетных шестерен и цифровых колес встречаются:
а)	Кулачковые механизмы гашения (фиг. 42). На осях 1 цифровых колес разрядов устанавливаются кулачки 2, которые при работе счетчика вращаются вместе со счетными шестернями. По окончании вычислений эти кулачки, так же как и шестерни, могут находиться в одном из положений, показанных на фиг. 42,а. Для гашения разрядов счетчика применяется скользящая планка 3. имеющая фасонные вырезы. При ручном или автоматическом перемещении планки по направлению стрелки она своими вырезами входит в зацепление с кулачками и поворачивает их и вместе с ними все разряды счетчика в нулевое положение (фиг. 42.6).
Фиг. 43. Шестеренчатый механизм гашения.
б)	Шестеренные механизмы гашения (фиг. 43). В этом случае на осях 1 цифровых колес разрядов устанавливаются неполные зубчатки 2, которые также после окончания вычислений располагаются в цифровых положениях (фиг. 43,а).
Счетные устройства
65
Гашение разрядов счетчика производится зубчатой рейкой 3, имеющей для каждого разряда счетчика зубцы с интервалами между разрядами. При перемещении рейки она входит в зацепление с шестернями и сворачивает их до нулевого положения, для которого у шестерни отсут-'твует зуб (фиг. 43,6), после чего зубцы рейки проходят под шестерней 'ез зацепления.
В некоторых машинах (например, «Мерседес») эти механизмы несколько видоизменяют (фиг. 43, в), устанавливая неполные шестерни и сцепляя их с рейками, на которых нарезаны зубья по всей длине без "ропусков.
в)	Для счетчиков с одной общей для всех разрядов осью чаще всего рименяются механизмы гашения, изображенные на фиг. 44.
Ось 1, проходящая по всей длине счетчика, для каждого разряда имеет шпонку 2, установленную внутри цифрового колеса; в шестерне разряда внутренней стороны имеется шип 3. Сбоку оси устанавливается рычаг 4, входящий в паз кулачка 5. Под действием пружины 6 рычаг прижат к •л лачку и ось смещена так, что шип 3 при вращении колес проходит мимо
Фиг. 44. Механизм гашения с общей осью.
понки 2. Во время гашения счетчика рычаг 4 поворачивается на полный дрот. Выходя из паза кулачка, он перемещает ось 1 вправо и этим дат шпонки 2 в зацепление с шипами 3, что заставляет вместе с осью вворачиваться также и цифровые колеса, которые к концу оборота оси -.ажутся в нулевом положении. В конце оборота под действием усилия ужины 6 рычаг вновь входит в паз кулачка и смещает ось влево, отво-шпонки от шипов цифровых колес.
2.	Для счетчиков с пружинным приводом передачи десятков и с непре-вной передачей десятков в качестве механизма гашения используется жина разряда. После вывода счетчика из зацепления с зубчатыми  редачами устройства переноса разряды счетчика освобождаются и под тствием усилия пружины поворачиваются до упора нулевых штифтов в стопорные рычаги, которые фиксируют разряды в нулевом положении м. 5.1.3. и 5.2.5.). Применяются также способы, аналогичные пре-дущим (см. 5. 3. 2.).
3.	В машинах других групп с автоматизацией записи и вычислитель-гых процессов перемещение разрядов счетчика используется также для еноса накопленного на счетчике итога в механизм записи или меха-м снятия итогов для последующей его записи.
При этом случае получения положительного итога производится гаше-счетчика путем поворота счетных шестерен разрядов в отрицательном  .травлении до их нулевого положения.
При получении отрицательного итога счетчик гасится поворотом счет-ы.х шестерен разрядов в обратном направлении до установки их в поло-*. ине девяток для того, чтобы передать в механизмы записи дополнение щательного итога.
Таким образом, положения 00000000 и 99999999 разрядов счетчика в их случаях означают погашенное состояние счетчика.
> Зак. 1458 •
66 Математические основы и конструкции вычислительных устройств
В качестве ограничителей вращения счетных шестерен обычно используются десятичные кулачки 23а разрядов (см. рис. 40), которые в этом случае упираются в неподвижно закрепленные детали 56 механизмов передачи десятков (см. также 1.5. 5.).
3.2.2. Счетчики последовательного действия накапливают числа последовательным вводом цифр в отдельные разряды счетчика за каждый рабочий ход.
По роду действия эти счетчики могут быть подразделены на счетчики единиц и счетчики цифр.
Фиг. 45. Счетчик единиц.
3.2. 2. 1. К счетчикам единиц (или, как их иногда называют, счетчикам оборотов) относятся счетные устройства, предназначенные для подсчета величин, выраженных единицами какого-либо измерения (штуки, ходы, километры и т. п.); они широко применяются в промышленности, транспорте и т. д. В счетных машинах они применяются как самостоятельные узлы, монтируемые на машине, и предназначаются главным образом для подсчета количества ходов машины при учете выработки оператора.
В конструктивном отношении они являются простейшими счетными устройствами, производящими подсчет вводом единицы в первый разряд счетчика за каждый рабочий ход. Емкость этих счетчиков обычно бывает в пределах 4—8 разрядов.
В качестве примера мы приводим здесь описание простейшего счетчика единиц, схема которого дана на фиг. 45. Счетчик состоит из механизмов ввода, фиксации числа, передачи десятков и гашения разрядов.
В механизм ввода счетчика входят: рычаг 1, укрепленный вместе с скобой 2 на валу 3, и собачка 4а, подвижно укрепленная на скобе 2. В механизм фиксации цифр числа в каждом разряде счетчика входит счетный храповик 5 с укрепленным на нем цифровым колесом 6. Храповик 5 имеет десять зубцов и один глубокий паз для передачи десятков. Четкая фиксация храповиков в разрядах счетчика производится собачками 7, прижимаемыми пружинами 8 к зубцам храповика. Механизм передачи десятков состоит из отогнутых лапок 4а скобы 4, установленных против храповиков разрядов счетчика. Эти лапки имеют различную длину, которая
Счетные устройства
67
6
Фиг. 46. Передача десятков в счет чпке единиц.
уменьшается в каждом вышестоящем разряде на определенный отрезок, равный высоте зуба счетного храповика. В механизм гашения входит вал 9 цифровых колес, установленный свободно с одной стороны в боковине счетчика, а с другой стороны — во втулке вала 3. Вал 9 по всей своей длине имеет профрезерованный угловой паз, а на счетных храповиках установлены собачки 10, которые под действием своих пружин прижимаются к валу и при вращении вала упираются в его паз. С левой стороны вала установлена рукоятка 11. Вал фиксируется в определенно*м положении собачкой 12, установленной на боковине счетчика, прижимаемой к нему усилием пружины 13.
Когда механические импульсы от объекта подсчета подаются на рычаг 1, последний поворачивается по направлению стрелки и через вал 3 передает качательное движение на скобу 2, которая через ось 14 толкает собачку 4а. Собачка 4а в первом разряде под действием пружины 15 входит в зацепление с зубом храповика 5 и перемещает его на одну позицию, фиксируя этим единицу в первом разряде. При повороте вала 3 закручивается сильная пружина 16. После освобождения рычага 1 вся система ввода под действием этой пружины возвращается в исходное положение; ход скобы ограничивается стержнем 77; собачка 4а
первого разряда при этом входит в зацепление со следующим зубом счетного храповика первого разряда.
По мере подачи импульсов счетный храповик первого разряда, поворачиваясь, фиксирует единицы. После подачи десяти импульсов храповик располагается против собачки 4а своим глубоким пазом (фиг. 46). Глубина опускания планки 4 с собачками теперь ограничивается собачкой 4а второго разряда, которая входит в зацепление с зубом его счетного храповика. При подаче десятого импульса собачки 4а теперь будут передвигать храповики первого и второго разрядов, передавая этим десяток во второй разряд и поворачивая первый разряд в нулевое положение. Таким образом, во время десятого импульса во второй разряд будет передаваться один импульс (передача десятков). После девяносто девяти импульсов против линии собачек 4а своими глубокими пазами будут расположены счетные храповики первого и второго разрядов и глубина опускания планки 4 будет ограничена собачкой 4а третьего разряда, которая войдет в зацепление с зубом храповика третьего разряда. При подаче сотого импульса произойдет передача десятка в третий разряд и поворот в нулевое положение первого и второго разрядов. Применяемая однопериодная система передачи десятков в этом счетчике осуществляет перенос десятков параллельным способом, т. е. одновременно во все разряды в момент перехода их с позиции «9» на позицию «О». После окончания подсчета результат остается зафиксированным на цифровых колесах разрядов счетчика и используется для записи.
Счетчик гасится полным поворотом на один оборот рукоятки 11, которая передает вращение на вал 9. Последний своим пазом во время вращения входит в зацепление с собачками 10 разрядов счетчика и поворачивает цифровые колеса разрядов в нулевое положение. Полный оборот вала фиксируется собачкой 12.
5*
68
Математические основы и конструкции вычислительных устройств
Фиг 47. Реверсивной счетчик единиц.
Рассмотренная конструкция счетчика единиц является счетчиком прямого действия, производящим только сложение, в котором фиксация единиц производится непосредственно во время подачи импульса на ры чаг. Встречаются также счетчики обратного действия, в которых во время подачи импульсов производится только закручивание пружины 16, а передача единиц в первый разряд и передача десятков производится во время освобождение рычага 1. Передача десятков в счетчиках единиц в подавляющем большинстве случаев однопериодная параллельная.
В счетчиках единиц, работающих на сложение и вычитание единиц, применяется другая конструкция механизма передачи десятков, состоя щая из зубчатых передач специального профиля, дающих возможность вращать цифровые колеса при передаче десятков в обе стороны (фиг. 47).
Встречаются также так называемые задающие счетчики единиц, назначение которых — управлять включениями каких-либо устройств или механизмов после подачи в счетчик заданного количества импульсов. В этих счетчиках на его разрядах устанавливается заданное число и при подаче импульсов единиц производится постепенное вычитание единиц, до полного гашения числа на счетчике. После установки на всех разрядах счетчика нулей специальный механизм
счетчика передает механический или электрический импульс-сигнал для выполнения соответствующих включений.
К счетчикам единиц следует также отнести применяемые в клавишных машинах, специализированных для выполнения операций умножения и деления, счетчики оборотов (счетчики частного). В этих машинах счетчики единиц обычно монтируются вместе со счетчиком результатов на общей подвижной каретке счетного устройства и служат для подсчета количества операций, выполненных на машине, и для подсчета частного при делении чисел. Конструктивно их механизмы выполняются аналогично механизмам счетчика результатов. Эти счетчики иногда действуют по двухпериодной системе передачи десятков, что не является необходимым и вызывается только лишь конструктивными соображениями. Ввод единиц в этих счетчиках производится в любые заданные разряды.
3. 2. 2. 2. Счетчики цифр применяются в машинах последовательного действия, в которых за каждый рабочий ход производится перенос вводимой цифры числа. Цифры могут вводиться в любой разряд, что достигается поразрядным перемещением счетчика относительно устройства переноса машины. Процесс переноса цифры в разряд счетчика за время рабочего цикла машины схож с процессом переноса цифр в счетчиках параллельного действия и отличается только тем, что ввод осуществляется всегда только в один разряд.
Счетчики цифр применяются в текстовых однопериодных машинах, построенных на базе пишущих машин. Они крепятся с наружной стороны машины на механизме подвижной каретки резинового валика подачи и транспорта бумаги. Цифры числа вводятся в разряд счетчика и записываются одновременно, после чего счетчик вместе с кареткой перемещается с одного интервала на другой, устанавливаясь следующим нижестоящим разрядом против устройства переноса. Шаг между разрядами счетчика, таким образом, должен быть равен интервалу перемещения каретки (2,7—3,2 мм). Поэтому детали механизмов счетчика располагаются весьма плотно и изготовляются с повышенной точностью.
Счетные устройства
69
Механизмы фиксации чисел в этих счетчиках аналогичны механизмам счетчиков параллельного действия. Механизмы передачи десятков действуют как однопериодная система. Перенос десятков в вышестоящие разряды осуществляется в момент перехода разряда с 9 на 0 или с 0 на 9. Механизм гашения в этих счетчиках отсутствует, так как разряды приводятся в нулевое положение во время записи цифры итога вводом ее с обратным знаком.
Примером подобной конструкции может служить счетчик машины •Мерседес-Аддэлектра» (конструкция механизма переноса этой машины описана в разделе 2.3.4.). На фиг. 48 дана схема двух разрядов
вертикального счетчика.
Во время ввода цифры числа шестерня 28 устройства переноса, будучи сцепленной со счетной шестерней 1 счетчика, поворачивает последнюю на количество
зубцов, соответствующее вводи- i мой в разряд цифре. Через промежуточную шестерню 2 на такое I же число зубцов повернется шестерня 3 цифрового колеса, чем и осуществляется фиксация цифры в разряде.
Счетная шестерня имеет трид- I  цать зубцов, промежуточная ше- х стерня 2 — четырнадцать и ше- -стерня цифрового колеса — десять зубцов. На счетной шестерне укреплены: десятичный кулачок
4 с тремя зубцами, расположен-	„ „
ными друг от друга на расстоя- фиг’ 48’ Счетчик ЦИФ₽-нни десяти зубцов счетной шестерни, и тормозной кулачок 5 с тремя впадинами, расположенными против зубцов десятичного кулачка. На обод тормозного кулачка опираются зубцы блокирующей звездочки 6. На пути вращения десятичных кулачков расположена промежуточная шестерня 7, соединенная с передаточной шестерней 8, которая сцеплена со счетной шестерней вышестоящего разряда.
По мере накопления чисел в разряде цифровое колесо 3 и счетная шестерня / переходит из положения 9 в положение 0 (при сложении). Десятичный кулачок 4 в этот момент входит в зацепление с шестерней 7 и поворачивает ее вместе с шестерней 8 на один зуб, осуществляя этим передачу десятка в вышестоящий разряд. Поскольку тормозной кулачок 5 в этом положении расположен впадиной против блокирующей звездочки 6, 'о последняя, освобождаясь, поворачивается вместе с шестернями 7 и 8. После этого она вновь опирается своими зубцами на обод тормозного кулачка, блокируя этим дальнейший поворот от инерционных сил шестерен 7 и 8.
При вычитании происходит аналогичное срабатывание тех же деталей механизма передачи десятков, но в обратном порядке, и десяток вычитается из вышестоящего разряда.
При переходе с 9 на 0 во время сложения, через все разряды с девятками производится параллельная передача десятков. То же самое происходит во время вычитания, при установленных нулях вышестоящих разрядов, путем вычитания десятков.
о
Математические осноьы и конструкции вычислительных устройств
Вторым примером может служить аналогичный счетчик, но с несколько видоизмененным механизмом передачей десятков (фиг. 49). Этот механизм в каждом разряде счетчика состоит из передаточной шестерни 1, сцепляемой с устройством переноса, счетной шестерни 2 и мальтийского креста 3, который имеет передаточную шестерню, зацепленную с шестерней вышестоящего разряда. Во время счета при переходе разряда с 9 на О или с 0 на 9 штифт 4 передаточной шестерни входит в паз мальтийского креста 3 и поворачивает его на одну позицию. С противоположной стороны креста установлена шестерня 5, которая, поворачиваясь, входит в пазы 1а передаточной шестерни вышестоящего разряда и, передвигая ее на
один зуб, передает этим десяток в вышестоящий разряд.
3.2.3. Фиксаторы чисел широко применяются в клавишных счетных машинах для фиксации и временного хранения вводимых в машину чисел, вычисленных результатов в устройствах автоматического управления вычислительными процессами и т. п. Они являются запоминающими механизмами и после введения в них чисел хранят их до использования в дальнейших вычислениях.
По роду работы фиксаторы чисел могут быть разделены на следующие виды:
1) пассивные фиксаторы;
2) активные фиксаторы.
Пассивные фиксаторы предназначаются для восприятия чисел из какого-либо устройства или механизма машины и обратной передачи этих чисел в те же или другие механизмы. Примером таких фиксаторов могут
Фиг. 49. Передача десятков с мальтийским крестом в счетчике цифр.
служить так называемые счетчики накопления, не имеющие передачи десятков, применяемые в вычислительных машинах (например, в машине «Мерседес»). К ним могут быть отнесены также все механизмы установки чисел в устройствах ввода двухпериодных машин.
Активные фиксаторы предназначаются для восприятия чисел из какого-либо устройства или механизма машины и использования этих чисел для дальнейшего управления работой вычислительных устройств. К ним могут быть отнесены механизмы фиксации множителя, применяемые в устройствах умножения чисел для восприятия числа множителя и дальнейшего управления выполнением автоматического умножения. Оба вида фиксаторов чисел принципиально отличаются от счетчиков тем, что они
могут воспринимать и хранить только одно число, так как механизм пере-
дачи десятков у них отсутствует.
3.3.	УСТРОЙСТВА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫМИ ПРОЦЕССАМИ
Вычислительные операции на клавишных счетных машинах управляются соответствующим включением основных устройств и исполнительных механизмов. Количество управляющих механизмов и устройств находится в прямой зависимости от количества операций, выполняемых машиной, и степени ее автоматизации. Чем больше различных операций выполняет машина и чем выше автоматизация их выполнения, тем большее количество механизмов автоматического или ручного управления предусматривается в конструкции машины. Устройства управления работой
Устройства автоматического управления вычислительными процессами
71
машины в силу разнородности их назначения, а также многочисленности комбинаций различных включении исполнительных механизмов являются наиболее сложными. По роду управления эти устройства подразделяются на следующие виды:
1)	ручное управление включением в работу основных устройств и исполнительных механизмов;
2)	устройства автоматического управления включением основных устройств и исполнительных механизмов машины, производящие включение их после соответствующей настройки на заданный вид работы;
3)	устройства управления автоматическими вычислительными процессами.
Первый вид устройств представляет собой механические или электрические цепи, которые посредством рычагов или клавишей, управляемых оператором вручную, включают, переключают и отключают заданные механизмы машины.
Устройство второго вида выполняет те же функции посредством специальных механизмов (шин управления, ограничительных упоров кареток, установочных рычагов или кнопок и т. п.), принимающих участие в работе машины. Эти устройства нуждаются в предварительной подготовке их к выполнению заданных включений, т. е. настройке их на заданный вид работы машины.
Оба вида устройства встречаются в различных конструктивных выполнениях, специфичных для каждой отдельной модели машины. Поэтому рассмотрение этих устройств дается при описании конструкции машин.
Здесь мы подробно ознакомимся только с устройствами управления — автоматическими вычислительными процессами и не с математическими методами, заложенными в основу конструкции каждого отдельного устройства.
Выше было отмечено, что все вычислительные операции, выполняемые машинами, всегда состоят из простейших арифметических действий — сложения и вычитания. Следовательно, другие вычислительные операции (такие, как вычисление сальдо, умножение, деление чисел и т. п.) должны также состоять из этих же арифметических действий. С этой точки зрения мы и будем рассматривать устройства управления автоматическими вычислительными процессами.
3. 3. 1. Устройства автоматического управления вычислением сальдо, или, как их называют, сальдирующие механизмы, применяются в машинах, имеющих устройства записи параллельного или последовательного действия.
Под сальдированием понимают возможность машины производить запись вычисленных положительных и отрицательных остатков в их реальном числовом значении с отметкой знака остатка. В некоторых не салгдирующих машинах старого выпуска запись отрицательного остатка производилась в виде дополнения к его реальному значению, например:
567 — 742 = 9999999825.
Все современные машины снабжаются устройством автоматического преобразования сальдо, и отрицательная разность записывается в ее реальном значении
567 — 742= 175.
Для отличия положительного остатка от отрицательного последний записывается красным цветом. В некоторых машинах с одноцветной (черной или синей) записью для отличия знака остатка вводится запись условного символа «КС», «CrS» или «^», «Д», что означает кредитовое или отрицательное сальдо. Положительные остатки (итоги) сопровождаются
72
Математические основы и конструкции вычислительных устройств
записью символов «* » или «О»- Математическая сущность образования сальдо, т. е. остатка, заключается в следующем. Во всех случаях положительного вычитания, т. е. когда вычитаемое меньшее или равно уменьшаемому, в высших разрядах счетчика не происходит никаких изменений и в них остаются нули. Например:
Разряды счетчика ...
Вычитаемое..........................
1-й случай
0000000742
-567
2-й случай 0000000742
—742
Остаток положительный..............
0000000175	0000000000
Если вычитаемое больше числа, установленного на разрядах счетчика, то в разрядах счетчика образуется дополнение от полученной разности, например:
Разряды счетчика	0000000567
Вычитаемое	—742
Дополнение отрицательного остатка	9999999825
Чтобы можно было правильно написать число отрицательного остатка (в нашем случае 175), во время итогового хода машины применяется искусственный прием записи итогов после гашения счетчиков не в положе-. ние нулей, как это делалось при положительном остатке, а в положение девяток, т. е счетчик гасится в обратном направлении. Положение разрядов с зафиксированным на них дополнением до девяток во всех разрядах, за исключением первого, соответствует реальному значению сальдо. В первом разряде мы имеем дополнение до десяти. Чтобы получить правильный результат по всем разрядам счетчика, необходимо в первом разряде вычесть единицу, т. е. тоже получить дополнение до девяти. Таким образом, переход высшего разряда счетчика с 0 на 9 необходимо использовать как сигнал образования отрицательного остатка и провести корректировку в первом разряде, т. е.:
Разряды счетчика	0000000567
Вычитаемое	—742
Дополнение отрицательного остатка	9999999825
после перехода высшего разряда счетчика с 0 на 9, вычитание единицы в первом разряде	—1
Дополнение до девяток по всем разрядам счетчика	9999999824
Если при дальнейших вычислениях в результате сложения чисел в счетчике произойдет вновь образование положительного остатка, то в первом разряде необходимо прибавить недостающую единицу. Например:
— 175 + 275= 100
Дополнение до девяток отрицательного остатка в разрядах счетчика
Слагаемое
Переход высшего разряда счетчика с 9 на О Прибавление единицы в первый разряд счетчика
Положительный остаток на счетчике
—9999999824 +275
0000000099
+1
0000000100
Таким образом, переход высшего разряда счетчика с 9 на 0 необходимо использовать как сигнал образования положительного остатка и провести обратную корректировку в первом разряде прибавлением единицы. Та
Устройства автоматического управления вычислительными процессами
73
кая корректировка необходима для правильной записи итогов, которая производится после гашения счетчика до положения нулей на его разрядах.
Проведенный нами анализ вычисления положительного и отрицательного сальдо показывает, что устройство автоматического вычисления сальдо должно обеспечить следующие включения:
1.	При образовании отрицательного сальдо, во время которого происходит переход высшего разряда счетчика с 0 до 9:
а)	подготовить счетчик для гашения в положение девяток;
б)	обеспечить вычитание единицы в первом разряде счетчика; в некоторых машинах вычитается единица во время дополнительного хода, следовательно, сальдирующее устройство должно включить привод машины на дополнительный ход;
в)	подготовить переключение механизма подачи красящей ленты на запись отрицательного остатка красным цветом или подготовить печатающую штангу (в машинах с параллельным устройством записи) или литерный рычаг (в машинах с последовательным устройством записи) записи символов на запись знака отрицательного сальдо.
2.	При образовании положительного сальдо, во время которого происходит переход высшего разряда счетчика с 9 на 0:
а)	подготовить счетчик к гашению на нули;
б)	обеспечить прибавление единицы в первый разряд счетчика; в машинах, где это делается во время дополнительного хода, обеспечить включение привода на дополнительный ход;
в)	подготовить переключение механизма подачи красящей ленты на запись положительного сальдо черным цветом или подготовить запись символа обычного итога.
Положительное сальдо является по существу обычным итогом и поэтому сопровождается записью символов «<> » — нарастающий итог или « ❖ » — окончательный итог. Однако образование положительного сальдо отличается от образования итога тем, что в первом случае происходит переход высшего разряда счетчика с 9 на 0, в то время как при накоплении положительных итогов высший разряд счетчика не изменяет своего состояния и всегда остается на нуле.
Описание устройств автоматического управления вычислением сальдо дано в разделах 7. 1. 4 и 7. 2. 5.
3.	3. 2. Устройства автоматического управления умножением, или, как их называют, механизмы умножения, применяются в автоматических машинах, специализированных для выполнения этого арифметического действия.
В отличие от действий сложения и вычитания, производимых маши-ами за один рабочий ход, выполнение умножения всегда занимает не-колько промежуточных ходов. Поэтому необходимо хранить в механизмах машины (фиксаторах) оба сомножителя до конца вычислительного процесса и, следовательно, машины эти строить как двухпериодные.
Стремление повысить скорость выполнения умножения привело не только к увеличению скорости работы механизмов машин, но также и к изысканию наиболее производительных математических методов умножения. В различных конструкциях клавишных счетных машин устройства автоматического управления умножением действуют или по методу последовательного сложения множимого, или сокращенным методом, или табличным методом.
Во всех перечисленных методах умножение производится только на дин разряд множителя. При этом фиксатор множимого задает числе для переноса в счетчик результатов, а механизм множителя, т. е. ег»
74 Математические основы и конструкции вычислительных устройств
фиксатор, управляет количеством переносов и по разрядным сдвигам множимого относительно счетчика результатов.
3.3.2. 1. Метод последовательного сложения множимого широко распространен, что объясняется обратимостью этого метода, т. е. возможностью использования его также для выполнения действия деления, а также сравнительной простотой конструктивного выполнения устройств автоматического управления умножением. Умножение по этому методу •производится рядом последовательных сложений множимого в счетчик результатов, при этом количество сложений множимого соответствует цифре множителя, на которую производится умножение. После окончания умножения на один разряд множителя производится сдвиг множимого относительно счетчика результатов на следующий разряд и опять производится сложение множимого соответственно цифре множителя этого разряда. Умножение заканчивается после всех сложений множимого в счетчике результатов соответственно цифрам всех разрядов множителя.
В устройствах управления количеством переносов множимого в счетчик результатов, действующих по этому методу, в фиксаторе множителя за каждый промежуточный ход производится вычитание единицы, т. е. постепенное гашение цифры его разряда. После гашения разряда и установки на нем нуля производится включение механизма сдвига разрядов множимого и возобновление переноса множимого в счетчик с вычитанием единиц во втором разряде фиксатора множителя.
Проследим выполнение умножения этим методом на примере:
7640 X 238 = 1818320
Счетчик	Перенос			
результатов	из фиксатора	Фиксатор множителя		
0000000000				
7640	4-7640	238 —	исходное	положение
15280	«-7640	237 —	1-й ход	
22920	4-7640	236 —	2й ход	
30560	4-7640	235 —	3-й ход	
38200	4-7640	234 —	4-й ход	
45840	4-7640	233 —	5-й ход	
53480	4-7640	232 —	6-й ход	
61120	4-7640	231 —	7-й ход	
		230 —	8-й ход	
137520 213920	4-76400 4-76400	220 —	9-й ход.	Сдвиг на разряд десятков
290320	4-76400	210 —	10-й ход	
		200 —	11 й ход	Сдвиг на разряд сотен
1054320	4-764000	100 —	12-й ход.	
1818320	4-764000	000 —	13-й ход	
Из этого примера можно установить, что количество промежуточных, ходов, затрачиваемых на умножение, равно сумме цифр множителя, т.. е. для нашего примера 2	3 -ф 8 = 13. Количество сдвигов на ооин мень-
ше количества знаков множителя. Поскольку при умножении может встретиться любая комбинация значащих цифр множителя и при умножении на нуль машина не затрачивает промежуточного хода, пропуская разряд путем сдвига множимого относительно счетчика результатов, то среднее количество ходов на каждый знак множителя можно подсчитать так: возможное количество ходов для одного разряда равно 1 -ф2 З-р +4+5+6+7+8+9=45, количество цифр равно 9.
п — среднее = ~ = 5 ходов на каждый знак множителя.
Устройства автоматического управления вычислительными процессами
75
Описание конструктивного выполнения устройств автоматического управления умножением, основанных на этом методе, дано в разделе 6. 3. 5.
Следует упомянуть, что этот метод умножения в некоторых машинах (например. «Мерседес» — см. раздел 6. 4. 4.) выполняется, начиная не с низшего, а с высшего разряда множителя. Это удобно потому, что шаговое смешение счетного устройства относительно устройства переноса происходит в одном направлении как при умножении, так и при делении чисел. Высшие разряды множителя, на которых установлены нули, автоматически пропускаются сдвигом счетчика.
3. 3. 2. 2. Умножение сокращенным методом производится переносом в счетчик результатов сложения и вычитания множимого. Управление последовательностью промежуточных ходов сложения и вычитания производится также механизмом множителя, на фиксаторе которого устанавливается множитель. Сущность математического метода заключается в следующем. При установке в разряде механизма множителя цифр от 1 до 5 производится соответствующее количество последовательных сложений множимого в счетчике результатов. При установке в разряде механизма множителя цифр от 6 до 9 производится последовательное вычитание множимого. Количество промежуточных ходов при вычитании соответствует разности цифры множителя от 10, т. е. для 9 равно 10—9=1 ход, для восьми 10—8=2 хода, для семи 10—7 = 3 хода и для шести 10—6 = 4 хода. Затем после сдвига на следующий вышестоящий разряд путем дополнительного хода производится умножение на 10.
Выполнение нашего примера
7640 X 238= 1818320
по этому методу будет производится как: 7640 X (240—2) = 1818320.
Счетчик результатов 0000000000 9999992360 9999984^20	Перенос из фиксатора множимого *	7640 *	7640	Фиксатор множителя 23!— исходное положение 239 — 1-й ход 240 — 2 й ход
61120	*76400	Сдвиг на разряд десятков 230 — 3-й ход
137520	* 76400	220 — 4-й ход
213920	*-76400	210 — 5-й ход
290j20	*-76400	200 — 6 й ход
1054320	*-764000	сдвиг на разряд сотен 100 — 7-й ход
1818320	*-764000	000 — 8-й ход
Количество промежуточных ходов, затрачиваемых на умножение, ?авно сумме цифр (для цифр от 1 до 5) и разности от 10 — п + 1 (для цифр от 6 до 9), т. е. для нашего примера 2 + 3 + (10—8 + 1) =8. Таким образом, среднее количество ходов будет равно
1+2+3+4+5+6(10—6+1) + (10—7+1) + (10—8+1) + (10—9+1) =29;
п — среднее =
— =3,22 хода, 9
т. е. если принять производительность первого способа равной единице, то по способу сокращенного умножения коэффициент производительности
76
Математические основы и конструкции вычислительных устройств
По такому способу производится умножение в машине ВК-3 (см. стр. 139).
3. 3. 2. 3. Табличный метод умножения, или, как его называют, прямой метод умножения, представляет собой выборку и суммирование поразрядных произведений, получаемых от умножения всего числа множимого на каждый отдельный разряд множителя. Для получения готовых подразрядных произведений множимого на один знак множителя в конструкцию машины вводятся специальные фиксаторы, на которых в позиционном масштабе, т. е. принимая определенную длину за одну позицию (единицу), отложены постоянные значения готовых произведений обычной таблицы умножения. Механизм множителя при умножении на каждый его отдельный знак управляет выборкой столбика. Таблица умно-
Десяшки произведения
Фиг. 50. Пластины таблицы умножения.
Жения содержит произведения znXn, т. е. столбика 1Хи или 2Хп, или ЗХи и т. д. до 9Хи. Механизм множимого управляет выборкой строчек из включенного в работу столбика таблицы умножения, т. е. тХ1 или тХ2 и т. д. до /пХ9. Конструктивное устройство управления автоматическим умножением выполняется в виде ступенчатых пластин таблицы умножения и прощупывающих механизмов устройства переноса, управляемых механизмами множимого. Таблица умножения представляет собой семнадцать ступенчатых пластин, из которых девять пластин имеют зафиксированные на них готовые произведения единиц для столбиков таблицы умножения от 1 до 9 и восемь пластин фиксируют готовые произведения десятков для столбиков от 2 до 9 (для единиц десятков нет, так как десятки у этого столбика отсутствуют). Ступени пластин (фиг. 50) в позиционном масштабе расположены соответственно единицам и десяткам произведений. Таким образом, пластины представляют собой механическую таблицу умножения с подготовительными единицами и десятками произведения. На фиг. 50 показаны пластины единиц и десятков произведения длж столбиков 2. 3. 8.
 Устройства автоматического управления вычислительными процессами
77
При установке множителя производится подготовка к включению в работу пластин, соответствующих цифре каждого разряда множителя, т. е. подготовляются к работе заданные столбики таблицы умножения. Установкой множимого производится установка щупов устройства перекоса, связанного со счетчиком результатов, для выборки строчек соответственно цифрам множимого. При включении в работу устройства автоматического управления умножением производится поразрядная выборка для каждого знака множителя готовых произведений и передача их в счетчик результатов с шаговым смещением его разрядов после каждого промежуточного хода.
Преимущество этого метода перед другими заключается в экономии промежуточных ходов, необходимых для выполнения умножения. Независимо от значений цифр множителя, умножение производится с затратой только одного промежуточного хода на каждую значащую цифру множителя; разряды с нулями пропускаются шаговым сдвигом.
Выполнение нашего примера
7640 X 238 = 1818320
со этому методу будет протекать в следующей последовательности:
	Счетчик	Фиксатор	Фиксатор результатов	множимого	множите л 0000000000	7640
1*н ход сложения	6820 — перенос из фиксатора единиц произведения	238 54300 — перенос из фиксатора десятков произведения	X 8 61120	Сдвиг разрядов
1-й ход сложения	18200 — перенос из фиксатора единиц произведения 211000 —перенос из фиксатора десятков произведенжя	X 30 290320	Сдвиг разрядов
3-й ход сложения	428000 — перенос из фиксатора единиц произведения 1100000 — перенос из фиксатора десятков произведения	X 200
1818320
Из изложенного становится ясным, что этот метод является наиболее сэоизводительным в выполнении умножения, так как для него среднее 9	45
число ходов на каждый знак множителя равно п=-§ =1,т е. к= ~=5.
Несмотря на эти преимущества, применение этого метода в клавишных счетных машинах весьма ограничено и в настоящее время практически используется только в фактурных машинах «Мун-Гопкинс» и «Националь», что объясняется рядом его существенных недостатков — веобходимостью возвратно-поступательного движения пластин и прощупывающих устройств-, обладающих большими массами и поэтому исключающих возможность работы на высоких скоростях, невозможностью «^пользования этого метода для деления и т. п.
3. 3. 3. Устройства для выполнения умножения нескольких сомножителей. В вычислительных работах часто встречается необходимость производить умножения нескольких сомножителей типа аХЬХс. Для возможности таких вычислений в машины вводятся специальные механизмы обратного переноса вычисленного произведения в фиксатор множимого или фиксатор множителя. Наличие таких устройств позволяет устранить необходи
78
Математические основы и конструкции вычислительных устройств
мость набора произведения и ограничиваться толькб ручной установкой третьего сомножителя с. Этим достигается повышение производительности машины.
Устройства обратного переноса выполняются в двух видах:
1) устройства с передачей вычисленного произведения в механизмы устройства ввода, т. е. в механизм установки чисел, с последующим использованием произведений в качестве множимого; в этом случае всегда необходимо предварительное гашение фиксатора множимого от установленного в нем предыдущего сомножителя;
2) устройства с передачей произведения либо через механизм ввода, либо непосредственно в фиксатор множителя. В этом случае отпадает необходимость гашения фиксатора для механизмов умножения.
Описание этих устройств дано в разделах 6. 3. 5. для первого вида и в разделе 6. 4. 3.— для второго вида.
3.3.4. Возведение в степень является частным случаем обычного умножения, когда оба сомножителя имеют одинаковые числовые значения. Поэтому выполнение этой операции не требует введения в машину специальных устройств или механизмов. В некоторых машинах, например ВК-3, возведение в квадрат производится после набора только одного числа, возводимого в степень.
3. 3. 5. Механизмы автоматической установки расположения запятой. В вычислительных машинах с устройствами записи при умножении десятичных дробей существенное значение имеет правильное расположение знака запятой как в сомножителях, так и в вычисленном произведении. Это необходимо для выполнения известного арифметического правила — количество десятичных знаков множимого плюс количество десятичных знаков множителя равно числу десятичных знаков произведения. Это необходимо также при вычислении процентов. Например:
125 X 2,53 = 316,25
1,25 X2,53= 3,1625
1% от 31625= 316,25 и т. п.
Из этих примеров видно, что расположение запятой изменяется в зависимости от расположения ее в сомножителях.
Правильное расположение знака запятой в машинах устанавливают механизмы автоматического перемещения запятой. Такие механизмы выявляют запятую в одном или обоих сомножителях, снимают произведение со счетчика результатов и включают записи знака запятой в соответствующем разряде.
Примером такого механизма может служить механизм автоматической записи запятой фактурной машины.
3. 3. 6. Механизмы округления результатов вычислений. В фактурных машинах иногда встречаются механизмы автоматической корректировки результатов вычисления низшего знака произведения из частного. Принцип устройства этих механизмов заключается в следующем. Если результат вычисления получился с несколькими знаками после запятой, а выписываемый результат имеет заданное меньшее количество знаков после запятой, то в низшем разряде, выписываемом машиной, производится корректировка цифры. Чтобы корректировка была оптимальной, ее следует производить в обе стороны. Если в предшествующем низшем разряде будет получена цифра ниже пяти, т. е. О, 1, 2, 3, 4, то передача единицы не производится. Корректировка осуществляется либо добавлением цифры 5 в низший разряд, что вызывает передачу десятков в первый вышестоящий разряд, либо специальным приспособлением, учиты
Устройства автоматического управления вычислительными процессами
79
вающим значение цифр от 5 до 9 в предшествующем разряде и увеличением на единицу цифры первого разряда.
Например, при умножении чисел
4,25 X 2,50=10,6250
необходимо получить два знака после запятой; без корректировки было бы написано произведение 10, 62, с корректировкой будет выписано как 10, 63.
При умножении чисел 4,36X2,54=11,0744 произведение будет выписано как 11, 07.
Округление результатов вычислений имеет особое значение при накоплении произведений, так как позволяет более точно подсчитывать конечную сумму произведений. Например:
		С округлением	Без округления
4-4,25 X 2,50 =	10,6250	10,63	10,62
4- 4,36 X 2,54 =	11,0744	11,07	11,07
4- 2,84 X 1,65 =	4,6860	4,69	4,68
4- 7,64 X 3,81 =	29,1084	29,11	29,10
4-2,83 X 1,22 =	3,4525	3,45	3,45
	58,9464	58,95	58,92
3.3. 7. Устройства автоматического управления делением. Деление
чисел, так же как и умножение, вычислительными машинами всегда выполняется за несколько промежуточных ходов. Для перфокарточных машин разработано несколько производительных методов деления, осуществляемых введением в машину специальных механизмов контроля и сравнения. Однако для клавишных счетных машин, которые не только должны быть просты, но и должны иметь малые габариты и вес, не все эти методы применимы.
В клавишных машинах применяются следующие три метода деления, основанные на вычитании делителя из делимого:
1.	Метод последовательного вычитания делителя из делимого с корректировкой перебора прибавлением делителя до сдвига разрядов.
2.	Метод последовательного вычитания делителя из делимого и корректировки перебора прибавлением делителя после сдвига разрядов.
3.	Метод последовательного сложения дополнения и числа делителя с делимым и корректировки перебора после сдвига разрядов. Для выполнения деления по этим трем методам в устройстве требуются два счетчика, один из которых параллельного действия, необходим для установки на нем делимого, другой, для накопления частного, может быть последовательного действия. Установка числа делителя обычно производится на механизме установки чисел устройства ввода или на специальном фиксаторе делителя.
3.	3.7. 1. Первый метод применяется в машинах, производящих вычитание чисел прямым методом, и поэтому более распространен, чем два других.
Метод этот заключается в последовательном вычитании из делимого, начиная с его высших разрядов, числа делителя. За каждый промежуточный ход делитель вычитается один раз. Последовательное вычитание производится до тех пор, пока не произойдет переход с 0 на 9 высшего разряда счетчика, на котором установлен высший знак делимого. Переход высшего разряда с 0 на 9 означает перебор делителя, т. е. окончание вычитания в высших разрядах счетчика с одним лишним ходом вычитания. Этот переход используется как команда в машину для выполнения корректирующего хода, во время которого делитель вносится в счетчик со знаком плюс, т. е. производится сложение и этим устраняется перебор.
80
Математические основы и конструкции вычислительных устройств
После выполнения корректирующего хода делимое сдвигается на один разряд ниже относительно высшего разряда делителя, и машина вновь начинает производить последовательное вычитание делимого из делителя до перебора делителя и перехода высшего разряда счетчика делимого с 0 на 9. После этого опять выполняется корректирующий ход сложения делителя и сдвиг его ниже еще на один разряд. Этот процесс производится до тех пор, пока первый разряд делимого сдвинется и расположится против первого разряда делителя. После получения перебора в этом положении счетчика устройство автоматического управления делением дает команду для выполнения корректирующего хода сложения и для прекращения деления. При этом на счетчике делимого может образоваться остаток от деления, с которым дальнейшие операции автоматического деления не производятся. Во время выполнения деления, на втором счетчике за каждый промежуточный ход машины, начиная с соответствующего высшего разряда, при вычитающих ходах прибавляется единица, при корректирующих ходах вычитается единица. При сдвиге разрядов делимого относительно делителя в этом счетчике также производится сдвиг, и его работа по накоплению единиц в разрядах продолжается до окончания деления. После этого на этом счетчике остается зафиксированным частное от деления.
Для получения частного, выраженного только целым числом, фиксация делимого производится в низших разрядах счетчика, фиксация делителя — в низших разрядах механизма установки чисел. Для получения частного с десятичными знаками делимое в счетчике устанавливается со сдвигом на столько разрядов влево, сколько знаков десятичной дроби желают получить в частном.
В качестве иллюстрации выполнения деления с десятичной дробью в частном приведем пример (счетчик делимого имеет 13 разрядов, счетчик частного — 8 разрядов):
796405 : 316 = 2520,27
Счетчик результатов (делимого)			Счетчик оборотов (частного) 00000000	
		0000079640600		
1-й	ход	—31600000	+1	
2-й	ход	0000048040600 —31600000	00100000 +1	
3-й	ход	0000016440600 —31600000	00200000 +1	
4-й	ход	9999984840600 4-31600000	00300000	— —1	перебор корректирующий ход
5-й	ход	0000016440600 —3160000	00200000 +1	сдвиг на 1 разряд
6-й	ход	0000013280600 —3160000	00210000 +1	
7-й	ход	“0000010120600“ —3160000	00220000 + 1	
8-й	ход	0000006960600 —3160000	00230000 + 1	
9-й	ход	0000003800600 —3160000	00240000 +1	
		0000000640600	00250000	
Устройства автоматического управления вычислительными процессами
81
Счетчик результатов	Счетчик оборотов
	(делимого) 0000000640660		/частного/ 00250000	
10-й	ход	—3160000	+1	
		9999997480600	00260000	— перебор
11-й	ход	+3160000	—1	— корректирующий ход
		0000000640600	00250000	— сдвиг на 1 разряд
12-й	ход	—316000	+ 1	
		0000000324600	00251000	
13-й	ход	—316000	+ 1	
		0000000008600	00252000	
14-й	ход	—316000	+ 1	
		9999999692600	00253000	—перебор
15-й	ход	+316000	— 1	—корректирующий ход
		0000000008600	00252000	—сдвиг на разряд
16-Й;	ход	—31600	+ 1	
		9999999977000	00252100	— перебор
17-й	ход	+31600	—1	—корректирующий ход
		00000000008600	00252000	—сдвиг на'разряд
18-й	ход	—3160	+ 1	
		00000000005440	00252010	
19-й	ход	—3160	+ 1	
		00000000002280	00252020	
20-й	ход	—3160	+ 1	
		99999999999120	00252030	—перебор
21-й	ход	+ 3160	—1	— корректирующий ход
		00000000002280	00252020	—сдвиг на разряд
22-й	ход	—316	+ 1	
		00000000001964	00252021	
23-й	ход	-316	+ 1	
		00000000001648	00252022	
24-й	ход	—316	+ 1	
		00000000001332	00252023	
25-й	ход	—316	+ 1	
		00000000001016	00252024	
26-й	ход	-316	+ 1	
		0000000000700	00252025	
27-й	ход	-316	+ 1	
		000000000000384	00252026	
28-й	ход	-316	+ 1	
		00000000000068	00252027	
29-й	ход	—316	+1	
		99999999999752	00252028	—перебор
30-й	ход	+316	—1	—корректирующий ход
		00000000000068	00252027	—прекращение деления
5 Зак. 1458
82
Математические основы и конструкции вычислительных устройств
Можно установить, что по этому методу деление выполняется за количество ходов, равное сумме цифр частного плюс по два дополнительных хода на каждый разряд частного, т. е. для нашего примера за 2 + 54-2 + 0-{-2-ф7-{-2-6 = 30 ходов.
Описание устройств управления делением, действующих по этому методу, дапо в разделах 6. 3. 5.
3. 3. 7. 2. Для экономии промежуточных ходов, при выполнении автоматического деления, в некоторых машинах (например, ВК-2, ВК-3) применяется второй метод.
Метод этот состоит в последовательном вычитании делителя из делимого, начиная с его высших разрядов. За каждый промежуточный ход производится одно вычитание. Последовательное вычитание производится до тех пор, пока не произойдет переход высшего разряда счетчика результатов, на котором зафиксировано делимое, с 0 на 9. Этот переход означает перебор делителя с одним лишним ходом вычитания и используется как команда в устройства управления машины для сдвига делителя на один разряд ниже, а также для переключения механизма переноса на сложение делителя. Такое сложение продолжается до тех пор, пока высший разряд счетчика не возвратится с 9 на 0, что будет означать, что произошло лишнее прибавление делителя. Это также используется как команда для сдвига делителя ниже на один интервал и переключение механизма переноса опять на вычитание делимого. Такое чередование вычитания и сложения делителя будет продолжаться до тех пор, пока первый разряд делителя сдвинется до первого разряда делимого. После перехода высшего разряда счетчика делимого с 9 на О или с 0 на 9 устройство управления автоматическим делением дает команду для прекращения деления и выключения привода.
Во время выполнения деления на счетчике оборотов (частного), начиная с его высших разрядов, производится прибавление единицы при вычитании делителя или вычитание единицы при прибавлении делителя. Сдвиг разрядов в обоих счетчиках производится одновременно. По окончании деления на счетчике оборотов получается частное от деления.
Выполнение деления этим методом можно проследить в том же примере
796406:316 = 2520, 27
с той же емкостью счетчиков.
Счетчик результатов	Счетчик оборотов
(делимого)	(частного)
1-й	ход	0000079640600 —31600000	00000000 + 1
		0000048040600	00100000
2-й	ход	—31600000	+ 1
		0000016440600	00200000
3-й	ход	—31600000	+1
		9999984840600	00300000
4-й	ход	+3160000	—1
		9999988000600	00290000
5-й	ход	+316г0£)0	—1
		9999991160600	00280000
6-й	ход	+3160000	—1
		99999943.20600	00270000
Перебор и сдвиг разрядов
Устройства автоматического управления вычислительными процессами
83
Счетчик результатов (делимого)
Счетчик оборотов (частного)
	9999994320600	00270000	
7-й ход	+3160000	— 1	
	9999997480600	00260000	
8-й ход	+3160000	—1	
	0000000640600	00250000	Перебор и сдвиг разрядов
9-й ход	—316000	+ 1	
	0000000324600	00251000	
10-й ход	—316000	+ 1	
	0000000008600	00252000	
11-й ход	-316000	+ 1	
	9999999692600	00253000	Перебор и сдвиг разрядов
12-й ход	+31600	—1	
	9999999724200	00252900	
13-й ход	+ 31600	—1	
	9999999755800	00252800	
14-й ход	+31600	—1	
	9999999787400	00252700	
15-й ход	+ 31600	— 1	
	9999999819000	00252600	
16-й ход	+31600	—1	
	9999999850600	00252500	
17-й ход	+ 31600	—1	
	9999999882200	00252400	
18-й ход	+31600	—1	
	9999999913800	00252300	
19-й ход	+31600	—1	
1	99999999945400	00252200	
20-й ход	+31600	—1	
	9999999977000	00252100	
21-й ход	+31600	—1	
	0000000008600	00252000	Перебор и сдвиг разрядов
22-й ход	—3160	+1	
	0000000005440	00252010	
23-й ход	—3160	+1	
	0000000002280	00252020	
24-й ход	—3160	+ 1	
	999999999120	00252030	Перебор и сдвиг разрядов
25-й ход	+316	—1	
	999999999436	00252029	
26-й ход	+316	—1	
	999999999752	00252028	
27-й ход	+316	—1	
	000000000068	00252027	Перебор и прекращение де-
ления
Из приведенного примера можно установить, что при делении чисел вторым методом получается более сложная зависимость в чередовании ходов. Это объясняется тем, что корректировка перебора здесь производится после сдвига разрядов прибавлением делителя.
6*
84 Математические основы и конструкции вычислительных устройств
При этом количество ходов равно дополнению до десяти от цифры данного знака делителя (в нашем примере для пяти ходов, для нуля=10 ходов, для семи = 3 хода). Когда вычитают делитель, то затрачивают на один ход больше значения цифры данного' знака делителя (в нашем примере для двух = 3 хода).
Таким образом, общее количество ходов при делении этим методом для нашего примера п = (2 + 1) + (10—5) 4- (2+1) + (10—0) + (2+1) -|-—(10—7) =27 ходов.
В среднем этот метод экономичнее первого на половину рабочего хода для каждого знака частного, что объясняется отсутствием корректирующего хода перед сдвигом разрядов.
3.3.7.3. Для машин, в которых вычитание чисел выполняется сложением дополнения вычитаемого, применим третий метод, т. е. последовательное сложение дополнения делителя с делимым и корректировкой перебора после сдвига прибавлением числа делителя в его реальном значении. Этот способ деления схож с предыдущим методом. Если отличие состоит только в замене последовательного вычитания делителя последовательным сложением дополнения делителя.
Деление по третьему методу иллюстрируется следующим примером:
Счетчик оборотов (частного)
Счетчик результатов (делимого)
0000079640600 1-й.ход 9999968400000		
2-й	ход	0000048040600 9999968400000
3-й	ход	0000016440600 9999968400000
4-й	ход	9999984840600 3160000
5-й	ход	99999880006! 0 3160000
6 й	ход	9999991160600 3160000
7-й	ход	9999994320600 31'60000
8-й	ход	99999974806 0 3160000
9-й	ход	00000X640600 9999999684000
10-й	ход	0000000324600 9999999684000
11-й	ход	0000000008600 9999999684000
12-й	ход	9999999692600 31600
13-й	ход	9999999724200 31600
		9999999755800
00000000
+1
00100000
+1
00200000
+1_______
00300000 — перебор и сдвиг разрядов
—1
00290000
— 1
00280000
—1
00270000
-1
00260000
—1
00250000 —перебор и сдвиг разрядов
+ 1
00251000
+ 1
00252000
+ 1
0025300 — перебор и сдвиг разрядов
—1
00252900
—1
00252800
Устройства автоматического управления вычислительными процессами
85
	Счетчик результатов (делимого)	Счетчик оборотов (частного)
14-й	ход	31600 9999999787400	—1 00252700
15-й	ход	31600 9999999819000	—1 00252600
16-й	ход	31600 9999999850600	—1 00252500
17-й	ход	31600 9999999882200	—1 00252400
18-й	ход	31600 9999999913800	—1 00252300
19-й	ход	31600 9999999945400	—1 00252200
20-й	ход	31600 9999999977000	—1 00252100
21-й	ход	31600 0000000008600	—1 00252000 —перебор и сдвиг разрядов
22-й	ход _999999999684О_ ' 0000000005440	+ 1 00252010
23-й	ход 9999999996840 0000000002280		 1 I 00252020
24-й	ход 9999999996840 9999999999120	4-1 00252030 — перебор и сдвиг разрядов
25-й	ход	316 9999999999436	—1 00252029
26-й	ход	316 9999999999752	— 1 00252028
27-й	ход	316 0000000000068	— 1 00252027 —перебор и прекращение деления
По описанному методу действует устройство автоматического управления делением машины «Мерседес» (см. раздел 6.4.5).
3. 3 8. Устройства автоматического управления извлечением квадратного корня. В наиболее совершенных моделях вычислительных незаписывающих машин (первой группы) иногда устанавливаются устройства автоматического управления извлечением квадратного корня.
Математический метод извлечения квадратного корня основан на свойстве ряда нечетных чисел, начиная с единицы, сумма которых всегда равна квадрату некоторого числа.
Ряч-^Н 3 | 54-73 9 |-!1-|-13 | !5+17 |19 } 21 и т. д.
Сумма
"ряда 1 4 9 16 25 35 49 64 81 100 121 и т. д.
2 2 22 2 2 22 2	2	2
Число 1 ;2,3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10; 11 ит. д.
Числа первой строки представляют арифметическую прогрессию с разностью 2. Если взять п ее членов, то последний член будет равен о 1 Г'	(2лг — 1)	1	п
2п — 1. Сумма всех п слагаемых равна -----------п = п2.
Пользуясь этим свойством ряда, можно извлекать квадратный корень последовательным вычитанием ряда нечетных чисел из подкоренного
86 Математические основы и конструкции вычислительных устройств
числа. При этом полученное число будет соответствовать количеству ходов вычитания. Например, У 36 = 6.
1^36
— 1— 1-й ход
35
— 3 — 2-й ход
32
—	5 — 3-й ход
27
—	7 — 4-й ход
20
—9 — 5-й ход
11
—11—6-й ход 'оо~
Из примера видно, что вычитание закончилось после 6-го хода, следовательно число равно 6. Однако в таком виде этот метод не пригоден для осуществления его автоматическим устройством, так как количество ходов машины на последовательное вычитание чисел велико. Например, чтобы извлечь квадратный корень из 10 000, потребуется 100 промежуточных ходов.
3. 3. 8. 1. Устройства автоматического управления извлечением квадратного корня действуют по несколько видоизмененному методу. Подкоренное число соответственно второй степени корня условно разбивается на грани по две цифры в каждой и вычитание нечетного ряда начинается с первого разряда высшей грани. Так же как и при делении (первым методом), вычитание ряда нечетных чисел продолжается до перебора, после чего производится корректирующий ход с прибавлением последнего нечетного числа. Далее производится сдвиг на один разряд ниже, при этом последнее нечетное число уменьшается на единицу. Это число теперь используется в качестве десятка для вычитаемого, а в разряде единиц вычитание начинается опять с единицы с увеличением на два после каждого вычитающего хода. Вычитание во второй грани продолжается до перебора во второй грани, после чего опять совершается корректирующий ход, сдвиг на один разряд ниже, уменьшение последней нечетной цифры на единицу и возобновление вычитания уже в третьей грани, начиная с единицы, и т. д.
Обычное правило извлечения корня требует, чтобы из первой грани был извлечен корень, а остаток был разделен на удвоенную найденную цифру десятков. Называя цифры корня х и у, найдем, что у равен первому остатку, деленному на 20х. Именно это и предписывает изложенное правило. Последнее вычтенное нечетное число равно (2г—1). Продолжая вычитать (2х — 1), мы получим перебор. Корректирующий ход приведет -к прежней величине остатка. -Уменьшенное на единицу последнее нечетное число равно 2х. Считая его десятками, мы делаем дальше деление «а 20х. Единицы при этом действии будут опять последовательными нечетными числами (1, 3, 5...). При наличии в подкоренном количестве трех граней считаем за х корень из первой грани. Повторяя прежние рассуждения, найдем, что нужно взять последнее нечетное вычитаемое, приведшее к перебору, уменьшить его на единицу (получим 2х) и сделать новое число (2х) десятками вычитаемого, единицами же опять будут последовательные нечетные числа. 
У стройства автоматического управления вычислительными процессами
87
Поясним это примером: У 104976=324
Счетчик результатов	Счетчик оборотов
(подкоренного числа)	(числа)
1-й ход 000010.49.76 —1			000000 +1 000100	
		000009.49.76		
2-й	ход	—3	+ 1	
		000006.49.76	000200	
3-й	ход	—5	+ 1	
		000001.49.76	000300	
4-й	ход	—7	+ 1	
		999994.49.76	000400	— перебор
5-й	ход	+7	—1	—корректирующий ход
		000001.49.76	000300	сдвиг разряда
6-й	ХОД	—61	+1	
		000000.88.76	000310	
7-й	ход	—63	+1	
		000000.25.76	000320	
8-й	ход	—65	+1	
		999999.60.76	000330	— перебор
9-й	ход	+65	—1	— корректирующий ход
		000000 25.76	000320	сдвиг разряда
10-й	ход	-6.41	+ 1	
		000000.19.35	000321	
11-й	ход	- 6 43	+ 1	
		000000.12.92	000322	
12-й	ход	—6.45	+ 1	
		000000.06.47	000323	
13-й	ход	— 6.47	+1	
		0000000.00.00	000324	
14-й	ход	-6.49	Т-_	
		9909099.93.51	000325	— перебор
15-й	ход	л 6.49	— 1	— корректирующий ход
		0000000.00.0U	000324	прекращение работы
При извлечении корня по этому методу общее количество промежуточных ходов равно сумме цифр корня плюс по два хода на каждый его знак. Для нашего примера 3	2 4-4-j-6 = 15 ходов, т. е. скорость
извлечения корня равна скорости деления чисел первым методом.
3. 3.8. 2. Рассмотренный нами метод имеет тот недостаток, что при сдвиге разрядов последнее нечетное число приходится уменьшать на единицу и вычитать ряд нечетных чисел. Это вызывает необходимость вводить в конструкцию машины дополнительный механизм для выработки ряда нечетных чисел и их корректировки после сдвига разрядов. Поэтому в некоторых машинах этот метод несколько изменен. Например, вычислительные машины «Фриден» извлекают корень по методу предварительного автоматического умножения подкоренного числа на пять с последующим вычитанием из граней полученного произведения того же ряда нечетных чисел, умноженных на пять. По этому методу хотя и требуется дополнительно пять промежуточных ходов для предварительного умножения, но зато устройство автоматического управления извлечением квадратного корня упрощается.
88 Математические основы и конструкции вычислительных устройств
Рассмотрим процесс автоматического извлечения квадратного корня этим методом на том же примере: 1/104976=324.
Счетчик результатов (подкоренного числа)	Счетчик оборотов (число)
Умножение 1-й	ход	104976 на 5	0000104976 2-й	ход	+104976 0000209952 3-й	ход	+104976 0000314928 4-й ход	+104976 0000419904 5-й ход	+104976 0000524880	000000
Извлечение 1'й Х°Д	—5 корня	0000474880	+1  000100
2-й ход —15 0000324880	+ 1 000200
3-й ход	—25 0000074880	+1 000300
4-й ход	—35 9999724880	+ 1	 000400 —перебор
5-й ход +35 0000074880		1	корректирующий ход 000300 —сдвиг разрядов
6-й ход	—305 0000044380	+ 1 000310
7-й ход	—315 0000012880	+ 1 000320
8-й ход	—325 9999980380	+ 1 000330 —перебор
9-й ход	+325 0000012880	1 корректирующий ход 000320 —сдвиг разрядов
10-й ход	—3205 0000009675		+1	 000321
11-й ход	-3215 0000006460	+ 1 000322
12-й ход	—3225 0000003235	+ 1 000323
13-й ход	—3235 0000000000	+ 1 000324
14-й ход	—3245 9999996755	+ 1 000325	—перебор
15-й ход	+3245 0000000000	— 1	корректирующий ход 000324 —прекращение работы
Совершенно очевидно, что квадратный корень можно извлекать методом дополнения до нечетных чисел ряда и производить их сложение с гранями подкоренного числа со сдвигом разрядов после перебора.
ГЛАВА IV
КОНСТРУКЦИИ УСТРОЙСТВ ЗАПИСИ И ПРИВОДА
4. 1. УСТРОЙСТВА ЗАПИСИ
Устройства записи в клавишных вычислительных машинах печатают ззодимые в машину числа и вычисленные результаты. Эти механизмы повышают производительность вычислительных машин и расширяют зозможности обработки документов. По роду действия устройства записи подразделяются на устройства записи параллельного и последовательного действия. Каждое из этих устройств состоит из печатающего меха-изма, механизма подачи и транспорта бумаги и механизма подачи красящей ленты.
4. 1. 1. Устройства записи параллельного действия производят полную запись числа независимо от его значности за один рабочий цикл. В большинстве машин эти устройства записывают цифровыми печатающими штангами. В некоторых регистрирующих счетных машинах, например кассовых аппаратах, применяются механизмы с печатающими дисками, :-:а ободе которых выгравированы выпуклые цифры.
4. 1. 1. 1. Печатающие механизмы этих устройств имеют позиционное } правление включением в работу, ходом записи и возвратом в исходное по-л жеиие. Таким образом, их движение согласовано с рабочим циклом машины. В механизм обычно входят печатающие штанги или диски ра-6 чих разрядов с десятью цифровыми знаками от 0 до 9 и одна печатающая штанга записи условных символов с выгравированными знаками символов. Заданная цифра или символ устанавливаются на соответствующее количество шагов перемещением штанги разряда во время переносной части цикла. После этого движение штанги прекращается и она располагается знаком установленной цифры против соответствующей линии записи на бумаге. Ударом через красящую ленту цифры числа и символы всех установленных разрядов печатаются на бумаге. После записи все разряды печатающих штанг во время восстановительной части возвращаются в исходное положение. Разряды печатающего механизма обычно приводятся в движение от устройства переноса, которое ^.•принимает либо от устройства ввода введенное в машину число, либо . разрядов счетного устройства накопленный результат вычисления.
Проследим процесс установки и записи на примере ввода числа 2370G978 на машине с нормальным рабочим циклом и десятиразрядным - читающим механизмом.
Позиции	Разряды
рабочего	печатак'щгго
цик1а	механизма
Переносная и счетная часть цикла
9
8
OOOOOOOGOO — начало движения разряда
0000000100 — начало движения разряда
0000000201 — начало движения и 6-го разряда
штанги 3-го
штанги 1-го
штанги 2-го
90
Конструкции устройств записи и привода
Позиции	Разряды
рабочего	печатающего
цикла	механизма
Переносная и счетная 7	0000100312
часть цикла	6	0000200423
5	0000300534
4	0000400645 — начало движения штанг 7-го
	разряда
3	0001500756—начало движения штанг 8-го
	разряда
2	0012600867
1	0023700978
Конец переноса	0023700978 — удар по штангам и запись
	числа 23700978
0	0023700978 — начало возврата штанги 3-го
	разряда
1	0023400948 — начало возврата штанги 1-го
	разряда
2	0023700777 — начало возврата штанг 2-го и
	6-го разрядов
Восстановительная 3	6023600666
часть цикла	4	0023500555
5	0023400444
6	0023300333 — начало возврата штанг 7-го
	разряда
7	0022200222 — начало возврата штанг 8-го
	ра .ряда
8	0011100111
9	0000000000
10	конец движения
В машинах с рабочим :	циклом совпадения восстановительной части
цикла со счетом движение	штанг будет иным:
Позиции	Разряды
рабочего	печатающего
цикла	.механизма
Переносная часть	0	0000000000 — начало движения разрядов со
цикла	значащами цифрами
1	0011100111
2	0022200222 — остановка движения штанги
	8-го разряда
3	0023300333 — остановка движения штанги
	7-го разряда
4	0023400444
5	0023500555
6	0023600666
7	0023700777 — остановка движения штанг
	2-го и 6-го разрядов
8	0023700878 — остановка движения шганг
	1-го разряда
9	0023700978 — остановка движения штанг
	3-го разряда
Конец переноса	0023700978 — удар по штангам и запись
	23700978
Восстановительная и 9	0023700978 — начало возврата штанги 3-го
счетная часть цикла	разряда
8	0023700878 — начало возврата штанги 1-го
	разряда
7	0023700777 — начало возврата шганг 2-го
	и 6-го разрядов
6	0023600666
5	0023500555
4	0023400444
3	0023300333 начало возврата штанги 7-го
	разряда
2	0022200222 — начало возврата шганги 8-го
	разряда
1	0011100111
0	0000000000
конец, движения
Устройства записи
91
Поскольку в машинах с нормальным рабочим циклом счетные устройства машины включены в работу на время переносной части цикла, то движения устройства переноса и печатающих штанг совершается принудительно или под действием сильных пружин как во время переносной, так и во время восстановительной частей рабочего цикла.
В машинах с совпадением восстановительной части цикла со счетом счетчик включается в работу на время восстановительной части цикла. Поэтому движения устройства переноса и печатающих штанг свободны и осуществляются во время переносной части цикла усилием пружин. Во время восстановительной части цикла движение всех устройств принудительное под действием привода машины, что необходимо для преодоления трения движущихся частей механизмов и усилия пружин.
Отсюда следует, что движение устройств переноса, а следовательно, и механизма записи на время передачи вводимого числа в счетчик, т. е. счета, подчинено условиям ввода числа в счетчик.
При выписке результатов вычислений из счетчика движения устройства переноса и цифровых штанг будут иными. В машинах с нормальным рабочим циклом включение счетчика произойдет в самом начале рабочего цикла и за время переносной части цикла будет производиться гашение его разрядов. Таким образом, движение устройств переноса и цифровых штанг во всех разрядах начнется одновременно и закончится в каждом разряде в момент гашения счетного разряда. Возврат разрядов во время восстановительной части цикла будет протекать обычным порядком так, как это указано в нашем примере. Это дает возможность в случае необходимости вновь ввести в счетчик результаты, как нарастающий итог.
В машинах с совпадением восстановительной части цикла со счетом при выписке результатов из счетчика включение счетчика также произойдет в начале переносной части цикла. Движение всех разрядов устройств начинается одновременно и продолжается в каждом разряде счетчика до момента его гашения. В конце переносной части счетчик отключается. Движение устройств во время восстановительной части цикла происходит обычным порядком, что дает возможность также передавать в счетчик нарастающие итоги.
Из рассмотренных примеров можно установить, что разряды, в которые не были переданы цифры к моменту записи, оказались подготовленными к записи нулей. Однако запись нулей будет произведена только в тех разрядах и только в том случае, если впереди этих разрядов имеется значащая цифра, например:
Подготовленные к записи числа	Будет записано
0023700978	23700978
0000100500	100500 и т. д.
Запись нулей перед числом в печатающих устройствах исключается механизмом нулевых собачек, см. 7. 1. 5.; 7. 3.3.
Печатающие штанги различных печатающих механизмов встречаются либо с выгравированными на их ребре выпуклыми цифровыми знаками и знаками условных символов (фиг. 51), либо с подвижными литерами, на торце которых имеются выпуклые знаки. Подвижные литеры устанавливаются в коробочку печатающей штанги и действием пружин прижаты к ее боковой стенке.
В момент удара молоточка в первом случае отклоняется вся печатающая штанга, во втором случае выдвигается соответствующая литера.
Молоточки ударного механизма устанавливаются по одному для каждой печатающей штанги и включаются в работу через кинематические
92
Конструкции устройств записи и привода
цепи так, что удар происходит после полной установки печатающих штанг в заданные цифровые положения.
Штанговые печатающие механизмы позволяют достигать скорости до 180 записей в минуту и отпечатывать до трех копий с применением копировальной бумаги.
4. 1.1.2. Механизмы подачи и транспорта бумаги предназначаются для поддержания и перемещения бумажного листа или ленты, на которых выписывается заполняемый на машине документ.
В устройствах записи параллельного действия механизмы подачи подают бумагу или валиками или подвижными транспортными карет-
ками.
Валики имеют только шаговое вращательное перемещение для вертикальной построчной подачи бумаги на интервал между строчками. Валики, представляющие собой полый цилиндр из твердой резины, насаженный на металлический корпус. Бумажная лента прижимается к валику металлическими или резиновыми роликами действием .пружин, чем достигается равномерная и надежная подача бумаги.
Построчное перемещение бумаги производится поворотом валика, от привода машины через храповую передачу. Шаг подачи между интервалами строчек (в пределах 1—2—3 интервалов) из-
меняется переключением собачки, передающей движения от привода на храповик валика.
Подвижные транспортные каретки применяются в машинах, произво-
дящих выписку документов по заданному формуляру, состоящему из нескольких вертикальных граф, в которых записываются обрабатываемые числа. В отличие от валиков, помимо вертикальной построчной подачи бумаги, каретки имеют возможность перемещать бумагу также и в горизонтальном направлении в пределах всей ширины обрабатываемого до-
кумента.
Для возможности горизонтального перемещения в неподвижном корпусе механизма устанавливаются направляющие рельсы пли другие элементы, вдоль которых может перемещаться подвижной корпус валика — каретка. В левую сторону каретка перемещается ленточной спиральной пружиной. Возврат каретки осуществляется от ручного или моторного привода. Поскольку величина горизонтального перемещения каретки определяется шириной граф документа, а количество перемещений и задержек каретки определяется количеством этих граф, то для установки величин горизонтального перемещения в конструкциях кареток предусматриваются механизмы настройки. Эти механизмы обычно состоят из установочных (табуляцпонных) упоров, расположенных по ширине каретки на стержнях или гребенках, на которых они закрепляются на расстояниях, соответствующих ширине вертикальных граф обрабатываемого документа. В некоторых машинах вместо перемещающихся упоров устанавливаются механизмы с выдвижными пластинами, шаг между которыми равен шагу между печатающими штангами. Механизм
Устройства записи
93
в этом случае настраивается выдвижением пластин в соответствующих горизонтальных интервалах. Горизонтальное перемещение каретки с одной вертикальной! графы формуляра на другую производится автоматически после окончания записи в одной из граф. Каретка останавливается выдвижным стопорным рычагом, с которым соприкасается упор или выдвинутая пластина механизма настройки. После записи числа этот рычаг освобождает упор и затем вновь располагается на пути движения следующего упора и т. д.
4. 1.1.3. Механизмы подачи красящей ленты, или так называемые ленточные механизмы, перемещают ленту на, определенный шаг после каждой записи. Ленточные механизмы обычно состоят из храпового механизма подачи и переключающего приспособления, которое переключает подачу ленты в обратную сторону после того, как она будет смотана с одной бобины. В некоторых машинах применяется двухцветная красящая лента, имеющая в верхней части синюю или черную краску, а в нижней — красную.
Такая лента применяется для отличия записи некоторых чисел (отрицательное сальдо, сторно и т. п.).
В этом случае в конструкции ленточного механизма предусматривается дополнительный переключающий механизм для перевода ленты с черной на красную краску.
4. 1.2. Устройства записи последовательного действия применяются в клавишных счетных машинах, построенных на базе пишущей машины. Они позволяют записывать не только цифровой, но и буквенный текст, что является их большим преимуществом. Для каждой цифры или буквы они имеют отдельный печатающий элемент, состоящий из литерного, промежуточного и клавишного рычагов (см. рис. 37). На конце литерного рычага, который при записи является ударным молоточком, укрепляется цифровой или буквенный знак литеры.
При ударе литеры по валику через красящую ленту производится запись знака на бумаге с последующим перемещением каретки транспорта бумаги на следующий горизонтальный интервал. По роду действия эти механизмы однопериодные, т. е. цифра или буква записывается в момент нажатия на клавишный рычаг или подачи импульса от электромагнита На промежуточный рычаг, который приводит в движение литерный рычаг. Однако связь устройства записи со счетными устройствами может осуществляться как однопериодного, так и двухпериодного действия. В последнем случае между пишущим и счетным устройством находится механизм установки числа.
В отличие от устройств параллельного действия последовательные устройства записи не имеют позиционного управления. Поскольку они однопериодного действия, то их рабочий цикл ограничивается ходом в момент удара и возвратом литерного рычага. Запись числа слагается из нескольких последовательных ходов литерных рычагов. Для нашего примера запись числа 23700978 будет выполнена за восемь рабочих ходов литерных рычагов.
1-й	ход 2	Включение	рычага	2	И	смещение	на	один интервал
2-й	ход 3	-		3	X	X		
3-й	ход 7		х	7			..	
4-й	ход 0	-		0			п	
5-й	ход	0	X	х	0	м	X	х	х
6-й	ход	9		X	9	X	X	X	х
7-й	ход	7			i		х	X	х
8 й	ход	8		X	8		и	X	п
Этот пример показывает, что запись числа начинается с его высшего знака.
94
Конструкции устройств записи и привода
Для предварительной установки каретки транспорта бумаги на запись высшего знака числа в машине предусматривается десятичный табулятор.
В машинах с однопериодной связью устройства записи со счетным устройством установка каретки при вводе числа и выписке вычисленных результатов управляется оператором через посредство клавиатуры десятичного табулятора. В машинах с двухпериодной связью установка в заданное положение каретки транспорта бумаги при вводе чисел производится также от десятичного табулятора, а при выписки результатов автоматически. Эти условия работы устройства упрощают управление записью нулей, и поэтому механизмы автоматического управления записью применяются в машинах с двухпериодной связью только при выписке результатов.
Механизмы подачи и транспорта бумаги отличаются от подобных механизмов параллельных устройств записей наличием шагового механизма, посредством которого осуществляется автоматическое перемещение каретки на один интервал после записи каждого знака. Шаговый механизм представляет собой храповик, соединенный с транспортом каретки и управляемый двумя анкерными собачками, одна из которых является пропускной, другая тормозной. Во время записи или нажатия на клавишу прописка интервала, пропускная собачка выходит из зацепления с зубцом храповика, в то время как тормозная собачка входит в зацепление с другим зубом храповика. Храповик и каретка при этом несколько перемещаются. Во время возврата литерного рычага или подъема клавиши пропуска интервала тормозная собачка, возвращаясь, вновь входит в зацепление со следующим зубом храповика. Тормозная собачка при этом выходит из зацепления и храповик, поворачиваясь, перемещает каретку на следующий горизонтальный интервал. Отключением действия только одной тормозной собачки путем вывода ее из зацепления с храповиком достигается полное освобождение каретки и ее свободное перемещение под действием спиральной ленточной пружины в левую сторону. Такое освобождение собачки производится при нажатии на клавиши десятичного табулятора для установки каретки в заданный горизонтальный интервал относительно литерных рычагов, а также при ручном перемещении каретки.
Остановимся более подробно на устройстве и работе десятичного табулятора. На рис. 52 показано расположение деталей механизма десятичного табулятора в корпусе пишущей машины (клавишные, литерные рычаги и каретка с машины удалены). Клавиатура десятичного табулятора, отмеченная Т, расположена в передней части машины и обслуживается оператором. Посредством коромысловых рычагов И клавиатура связана с выдвижными стержнями А, верхняя часть которых расположена на пути движения табуляционных упоров каретки пишущей машины. Вертикальные стержни А расположены относительно друг друга на расстоянии одного вертикального интервала (с шагом 2,7—3,2 льи)-Предварительная настройка автоматического перемещения каретки пишущей машины на заданные графы обрабатываемого документа производится следующим приемом.
Каретка перемещается до совпадения вертикальной графы формуляра с литерной щелью (направляющая щель литерных рычагов). В этом положении поворотом рычага F устанавливается табуляцнонный упор каретки. Табуляционные упоры для других граф после соответствующих установок каретки устанавливаются аналогичным приемом. После выдвижения табуляционных упоров для всех вертикальных граф каретка будет настроена на автоматическую установку ее в каждой графе соответственно нажатой клавише десятичного табулятора.
Устройства записи
95
Управление перемещением каретки на заданный интервал вертикальной графы производится нажатием на соответствующую клавишу десятичного табулятора (на фиг. 53 нажата клавиша тысячи, что подготавливает перемещение каретки на четвертый интервал для записи четырехзначного числа). После нажатия на табуляционную клавишу производятся следующие переключения.
Фиг. 52. Расположение десятичного табулятора в машине.
1.	Через коромысловый рычаг Н выдвигается соответствующий вертикальный стержень А, который фиксируется гребенкой С (фиг. 53) в верхнем положении.
2.	Через систему рычагов 1, 2, 3, 4 пропускная собачка выводится из зацепления с зубцами храповика 5, и последний, освобождаясь от дейст-;я собачек, позволяет каретке пишущей машины под действием спиральной заводной пружины перемещаться в левую сторону.
3.	После этого каретка пишущей машины перемещается влево до со-"шкосновения установленного табуляционного упора 6 с выдвинутым ртикальным стержнем А. Под действием удара табуляционного упора в стержень А последний вместе с колодочкой 7 перемещается влево и вы-х; тит из зацепления с гребенкой С. Под действием пружины стержень А спускается, а коромысловый рычаг возвращается в исходное положение и *ерез систему рычагов 1, 2, 3, 4 вводит пропускную собачку в зацепление храповиком 5. Таким образом, каретка окажется установленной в дан-вс й вертикальной графе на заданном интервале и будет подготовлена ж записи высшего знака числа.
Поскольку вертикальные стержни А установлены с шагом, равным сагу вертикальных интервалов, то нажатием на соответствующие
96
Конструкции устройств записи и привода
клавиши десятичного табулятора производится установка каретки для записи единиц, десятков, сотен и т. д.
В зависимости от эксплуатационного назначения машины, каретки транспорта и подачи бумаги пишущих машин часто снабжаются дополнительными механизмами вертикальной подачи бумаги на заданное количество интервалов, на установку в заданный вертикальный интервал, ча автоматическую заправку бумаги под валик каретки и т. п. Конструкции
Фиг. 53. Механизм десятичного табулятора.
этих механизмов разнообразны. Каретки часто снабжаются также приспособлениями для быстрой закладки карточек, в которых записываются числа вместе с записью, их на формуляре бланка, обрабатываемого на машине.
Наиболее совершенные модели машин оборудуются моторным приводом элементов записи, что позволяет не только повысить скорость записи с 600 до 1000 ударов в минуту, но и достигнуть большей силы удара литерных рычагов и этим обрабатывать 16—20 копий, а также значительно снизить усилие удара по клавишам во время ввода чисел и записи букв. Механизм записи последовательного действия с моторным приводом (см. рис. 37) применяется в машинах с однопериодной связью устройств записи и счета.
В таких механизмах через всю ширину пишущего устройства проходит храповой валик 1, постоянно вращающийся от моторного привода. При нажатии на клавишный рычаг 2 какого-либо знака опускается ры
Блокирующие механизмы
97
чаг 2а, который через серьгу 4 опускает тягу 5 и этим вводит в зацепление собачку 6 с зубцом храпового валика 1. Валик 1, вращаясь, через собачку 6 передает движение на тягу 5 и через нее на промежуточный 7 и литерный 8 рычаги, заставляя их быстро поворачиваться вокруг оси 7а и 8а, что вызывает удар литерного рычага по валику, на котором заправлена бумага. При дальнейшем вращении валика тяга выходит из зацепления ее плечика 5а с серьгой, вместе с тем тяга 5, скользя по направляющей 9, отходит вверх, собачка 6 также выходит из зацепления с зубом храпового валика и весь элемент записи под действием своих пружин возвращается в исходное положение. При подъеме клавишного рычага 2 серьга 4 вновь входит в зацепление с плечиком 5а, подготовляя механизм к следующему циклу работы.
4 2. БЛОКИРУЮЩИЕ МЕХАНИЗМЫ
Следует особо подчеркнуть значение блокирующих механизмов, устраняющих возможность возникновения ошибок в работе основных устройств и исполнительных механизмов машины. Источниками возникновения ошибок могут быть нечеткая работа оператора при ручном наборе цифр числа на цифровой клавиатуре или установке клавишей и рычагов управления, а также инерционные силы, возникающие в деталях и элементах механизмов во время их движения. Поэтому применяемые в машинах блокипующие механизмы могут быть подразделены на установочные и рабочие.
Установочные блокирующие механизмы обеспечивают возможность включения в работу посредством клавишей и рычагов только заданных элементов и механизмов на один рабочий цикл или до окончания выполнения вычислительной операции. Они исключают возможность включения других механизмов или элементов путем случайного нажатия на соседние клавиши или рычаги и этим гарантируют правильную работу включенных устройств. К установочным блокирующим механизмам относятся механизмы блокировки цифровых клавиатур, взаимодействием которых достигается возможность нажатия только одной цифровой клавиши в разряде для полноклавишных устройств ввода или только одной клавиши в десятиклавишных. К ним относятся также блокировки всех рычагов клавиш управления, ручного или автоматического перемещения механизмов машины.
Рабочие блокирующие механизмы устанавливаются в основных устройствах и исполнительных механизмах. Их назначение — четко фиксировать положение рабочих деталей и элементов механизмов после окончания ими заданного процесса движения; они производят также гашение инерционных сил в момент остановки механизмов. Этим они гарантируют надежность выполнения работ исполнительных механизмов и основных устройств. Так как рабочие блокирующие механизмы выполняют работу тогда, когда механизмы находятся в динамическом состоянии, то их конструктивное выполнение зависит от скорости работы деталей машин и их массы.
Для машин, работающих со скоростями до 200 рабочих циклов в минуту и имеющих детали с небольшой массой, применяются пружинные блокирующие механизмы. В машинах, работающих с большими скоростями, для массивных деталей, имеющих большие инерционные силы, применяются принудительные блокирующие механизмы в виде кулачков, эксцентриков, звездочек типа мальтийского креста и т. п. Для малых деталей, имеющих небольшую массу и инерционные силы, применяется пружинная блокировка 7 Зак. 1458 >
98
Конструкции устройств записи и привода
4.3. УСТРОЙСТВА ПРИВОДА
Каждая механическая счетная машина имеет привод, который делается обычно централизованным — с общим входным валом для всех механизмов, состоит из передаточных механизмов и сцепных муфт для включения и поворота входного вала на один рабочий цикл. Вычислительные машины приводятся ручкой или электромоторным, или универсальным приводом.
Ручной привод применяется в наиболее простых счетных машинах и состоит обычно из рукоятки с рычагом, посредством поворота которого передается движение к исполнительным механизмам машины.
Электромоторный привод выполняет те же функции, что и ручной, но приводится в движение небольшим электродвигателем, вмонтированным в машину.
В некоторых машинах встречается универсальный привод, т. е. применение обоих предыдущих видов привода.
Конструктивное выполнение привода зависит во многом от специфических конструктивных условий каждой модели машин и поэтому отличается большим разнообразием. Описание их дается при рассмотрении каждой машины.
ГЛАВА V
ОДНОПЕРИОДНЫЕ СУММИРУЮЩИЕ МАШИНЫ (машины первой группы)
5.1. ОДНОПЕРИОДНАЯ СУММИРУЮЩАЯ МАШИНА «КАЛЬКУЛЯТОР»
Машины «Калькулятор» (фиг. 54) предназначены для выполнения операций сложения многозначных чисел. Вычитание выполняется ручным набором дополнением вычитаемой величины на полной клавиатуре машины.
Различные модели машин отличаются емкостью клавиатуры 5, 9, 13 разрядов и емкостью счетчика соответственно 6, 10 и 14 разрядов, а так-
Фиг. 54. Общий вид машины „Калькулятор".
же количеством счетчиков. Стандартные модели имеют один результатный счетчик. Модели «Дуплекс» снабжены двумя счетчиками, один из которых, результатный, воспринимает числа, набираемые на клавиатуре, и накапливает частные итоги, другой счетчик накапливает общие итоги. Некоторые модели машин имеют в каждом разряде клавиатуры дополнительную кнопку, посредством которой выключаются передачи десятков в вышестоящие разряды, которыми оператор пользуется при вычитании чисел.
7*-
100
Однопериодные суммирующие машины
Наиболее совершенные модели имеют электромоторный привод, что позволяет снижать усилие нажатия на цифровые клавиши по сравнению с машинами, не имеющими моторного привода.
Машина (фиг. 54) в основном состоит из устройств ввода, переноса и счетчика.
Для каждого разряда клавиатуры в машине имеется индивидуальное устройство переноса — зубчатый сектор, который поворачивается на заданное количество зубцов нажатием на соответствующую цифровую клавишу разряда устройства ввода. Рабочий цикл машины совпадает со счетной и восстановительной частью цикла. Счетное устройство имеет механизм непрерывной передачи десятков.
5. 1. 1'. Устройство ввода (фиг. 55) представляет собой полную клавиатуру, в каждом разряде которой установлено девять цифровых клавишей, имеющих двойное обозначение. Крупным шрифтом на клавишах нанесены цифры, которыми пользуются при вводе в счетчик машины слагаемых: мелким шрифтом нанесены цифры, которыми пользуются при вводе вычитаемых чисел. Клавиши укреплены на стержнях 1 (фиг. 55),
Фиг. 55. Устройство ввода и переноса.
проходящих через две направляющие решетки верхней панели клавиатуры. Пружиной 2 клавишные стержни 1 удерживаются и возвращаются в верхнее положение после нажатия на клавишу. Боковые выступы 1а стержней, проходящие через пазы боковины, служат направлением и ограничителем глубины хода клавиши. Этот же выступ является ограничительным упором хода тяги 5 механизма переноса.
Блокирующий механизм устройства ввода состоит из пластинок 3, расположенных между клавишными стержнями и шарнирно подвешенных на стержнях 4. Назначение блокирующего механизма — препятствовать одновременному опусканию нескольких нажатых клавишей одного разряда. Пластины установлены с общим зазором между ними, равным толщине одного клавишного стержня. При опускании одного клавишного рычага они, раздвигаясь, соприкасаются в распор между собой, препятствуя этим опусканию стержня другой нажатой клавиши. Во время гашения счетчиков пластинки 3 блокирующего устройства через систему рычагов принудительно сдвигаются, и этим исключается возможность нажатия на цифровые клавиши за период гашения.
5.1.2. Устройство переноса одного разряда состоит из рычажной системы, зубчатого сектора и сцепленной с ним системы промежуточных
Однопериовная суммирующая машина «Калькулятор»
101
шестерен храпового механизма. Посредством устройства переноса осуществляется передача набираемой на клавишах разряда цифры в разряд счетчика машины.
Рычажная система представляет собой три шарнирно взаимосвязанных рычага. Насаженный свободно на оси 7а угловой рычаг 7 шарнирно связан осевыми заклепками 76 и 7с с нижним плоским рычагом 6 и верхней тягой 5. Тяга и нижний рычаг посредством заклепки 76 также шарнирно соединены вместе с зубчатым сектором 8. Для необходимой устойчивости и жесткости тяга и рычаг дополнительно связаны между собой дужкой 9, которая служит для рычага 6 направляющей и опорой, так как штифт 10, которым рычаг 6 соединен с тягой 5, может скользить в про резах рычага. Под действием пружины 11, закрепленной одним концом за связь корпуса и другим за угловой рычаг 7, вся рычажная система устройства переноса приподнята в верхнее положение и находится в подготовленном к работе состоянии.
Сложная система рычагов введена в механизм переноса для равномерного распределения усилий при нажатии на любую из цифровых клавишей. Момент, создаваемый пружиной по мере поворота углового рычага относительно оси вращения рычага, изменяется плавно. Рядом с зубчатым сектором 8 установлена другая рычажная система компенсатора 12, стянутая пружиной 13. Компенсатор обеспечивает повышение усилия нажатия на клавиши от 1 до 6 при работе на верхних клавишах 7, 8, 9 п этим препятствует их опусканию при случайном легком нажатии на них.
Зубчатый сектор 8 (фиг. 56) постоянно сцеплен с промежуточной шестерней 14, установленной между блокировочной зубчаткой 15 и диском 16, на котором укреплена собачка 17. На одной оси с диском, рядом с ним, установлена шестерня 18, сцепленная с ведущей шестерней 19 цифрового колеса. Шестерня 18 имеет внутреннее храповое зацепление, в зубцы которого упирается собачка 17. На шестерне 18 укреплено еще одно храповое колесо, которое защелкивается собачкой 20, вследствие чего оно может вращаться только в одном направлении (по часовой стрелке, если смотреть на рисунок). В заданной части передачи установлены блокирующие зубчатки 21.
Работа механизма переноса. При нажатии на цифровую клавишу ее стержень своим нижним плечом давит на ребро нижнего рычага 6 и опускает его. Вся система рычагов механизма переноса, поворачиваясь вокруг оси 7а, перемещается по направлению к счетчику, поворачивая зубчатый сектор на заданное количество зубцов. В конце опускания стержень нажатой клавиши своим верхним плечом 1а преграждает дальнейшее движение тяги 5, которая упирается в него своим выступом и четко фиксируется в заданном положении, четко останавливая дальнейшее перемещение зубчатого сектора. Зубчатый сектор 8, перемещаясь влево, поворачивает сцепленную с ним шестерню 14 и вместе с ней блокирующую зубчатку 15 и собачку 17. Собачка свободно проскакивает по зубцам храповика на количество зубцов, равное вводимой цифре, чем производится подготовка к передаче цифры из механизма переноса в разряд счетчика. Во время завода собачки 17 вторая собачка 21 блокирует шестерню, удерживая ее от проворота.
Во время возврата клавиши в верхнее положение механизм переноса и зубчатый сектор под действием пружины 11 возвращаются в исходное положение. При этом собачка 17, упираясь в зубцы внутреннего зацепления храповика шестерни 18, поворачивает шестерню и через нее ведущую шестерню цифрового колеса счетчика, перенося на него цифру, введенную в разряд нажатием на цифровую клавишу.
102
Однопериодные суммирующие машины
Блокирующие механизмы устройства переноса обеспечивают надежность переноса цифр при различных случаях нечеткой работы оператора во время набора чисел на клавиатуре.
Блокирующие зубчатки 21 предохраняют от неправильной передачи цифры на разряд счетчика в том случае, если нажатая клавиша при подъеме была внезапно остановлена, не дойдя до высшего положения.
Фиг. 56. Детали устройства ввода и счетчика.
В этом случае шестерня 18 с внутренним храповым зацеплением, после внезапной остановки шестерен 16 и собачки 17, могла бы по инерции повернуться дальше и этим вызвать ошибку в передаче числа. Блокирующие зубчатки 21 имеют два зубчатых венца и соединяют вместе шестерню 15 с шестерней 18 при подъеме клавиши. С шестерней 18 они постоянно сцеплены, а с шестерней 15 — только во время возврата клавиши в верхнее положение. Шестерня 15 имеет зубцы специального профиля, в зацепление с которыми входят зубцы блокирующей зубчатки 21. При нажатии на клавишу блокирующие зубчатки 21 остаются неподвижными. При возврате клавиши вверх собачка 17 упирается во внутреннее зацепление храповой шестерни 18, и вся система промежуточных шестерен вращается; блокирующая зубчатка, сцепляясь с обоими венцами шестерни 18 и 15, образует общую жесткую систему, удерживая промежуточные шестерни от их взаимного перемещения, обеспечивая этим прекращение движения промежуточных шестерен и цифрового ко
Однопериодная суммирующая машина «Калькулятор»
103
леса при внезапной остановке клавиши в недоведенном до конца положении.
5. I. 3. Счетное устройство. Счетное устройство каждого разряда состоит из механизмов фиксации числа, передачи десятков, корректировки положения цифрового колеса и гашения.
В каждом разряде счетчика (фиг. 57) установлена планетарная передача, состоящая из шестерни 19 ввода, представляющей собой водило планетарной передачи, укрепленной на ее осевом штифте шестерни 24, которая сцеплена с шестерней внутреннего зацепления, расположенной
Фиг. 57. Счетчик.
внутри цифрового колеса 23, и солнечной шестерни 25, на втулке которой укреплен диск 26, имеющий зубья внутреннего зацепления устройства передачи десятков.
Фиксация цифры в разряде производится при подъеме клавишного рычага, когда система промежуточных шестерен через шестерню 18 передает вращение на шестерню 19 ввода разряда счетчика. Последняя ведет шестерню 24, которая обкатывается по зубцам неподвижной солнечной шестерни 25 и через внутреннюю зубчатку поворачивает цифровое колесо 23. Солнечная шестерня 25 и диск 26 с внутренним зацеплением остаются неподвижными до тех пор, пока не произойдет срабатывание корректирующего устройства передачи десятков. Во время такого срабатывания солнечная шестерня, перемещаясь, передвигает цифровое колесо 23 через планетарную передачу на одну позицию, т. е. на единицу.
ЛАеханизм передачи десятков. В машине применен принцип непрерывной передачи десятков, изобретенный акад. П. JI. Чебышевым, отличающийся высокой скоростью и надежностью работы. В разрядах счетчика посредством планетарных передач из нижнего разряда в высший осуществляется передача с отношением 10: 1. Таким образом, если цифровое колесо какого-либо разряда счетчика совершает один полный оборот, то колесо следующего вышестоящего разряда поворачивается на одну десятую оборота, воспринимая тем самым десяток. Для выравнивания
104
Однопериодные суммирующие машины
цифровых колес во время неполного поворота предыдущего разряда введен механизм, состоящий из кулачка и нескольких зубчатых передач.
В механизм передачи десятков входят: диск 26 с внутренним зацеплением, солнечная шестерня 25, шестерня 27 цифрового колеса, сцепленная с нею шестерня 28, насаженная на общей втулке с шестерней 29, постоянно сцепленной с колесом внутреннего зацепления диска 26 следующего разряда.
К механизму корректировки разряда относится спиральный кулачок 30, жестко укрепленный на втулке цифрового колеса 23, зубчатый рычаг 31 с роликом 32, опирающимся на кулачок 30, а также зубчатое водило 33, качающееся вокруг оси 34, и пружина 35. В водиле 33 установлена свободно вращающаяся втулка с шестернями 28 и 29.
Работа механизма передачи десятков. Во время накопления цифр в разряде шестерня 27 цифрового колеса через пару шестерен 29 и 28 перемещается с отношением 10 : 1 по зубчатому колесу внутреннего зацепления сле-этом, чтобы не нарушать четкого положе-
30
23
26
Фиг. 58. Разряд счетчика.
Цикл гашения
дующего разряда. При ния цифрового колеса высшего разряда, установленного на какой-либо цифре, спиральный кулачок 30 отводит в сторону ролик 32 и вместе с ним зубчатый рычаг 31. В зацеплении с зубчатым рычагом находятся зубцы водила 33, которое, следуя за ним, поворачивает шестерни 29 и 28 так, что они удерживают зубчатку внутреннего зацепления диска 26 в неподвижном состоянии. Это продолжается до тех пор, пока на разряде вновь появится нуль. В это время ролик 32, подойдя к уступу кулачка 30, опустится на низшую часть его профиля, и зубчатый рычаг 31 под действием пружины 35 повернется на оси в исходное положение. Вместе с ним также повернется зубчатое водило 33. С возвратом водила повернутся и шестерни 29 и 28-, одна из них 28 будет катиться по шестерне 27, другая шестерня 29 передвинет колесо цифровое колесо следующего высшего разряда на одну позицию.
Наличие выравнивающих устройств разрядов позволяет удерживать все цифровые колеса счетчика в правильном положении и четко устанавливать их цифрами относительно смотровых окошек корпуса машины. Это устройство вместе с тем позволяет поворотом зубчатого рычага 31 и во
Фиг. 59. Цикловые диаграммы машины „Калькулятор”.
внутреннего зацепления, а вместе с нею и
Однопериодная суммирующая машина «Комптометр»
105
дила 33 постепенно накапливать единицу, передача которой в вышестоящий разряд совершается четким импульсом при нулевом расположении цифрового колеса относительно смотрового окошка щитка.
Механизм гашения разрядов счетчика, т. е. механизм приведения цифровых колес всех разрядов в нулевое положение, работает от рукоятки гашения. Поворотом рукоятки гашения отключаются блокирующие устройства механизма переноса. Блокирующие шестерни 21 всех разрядов выводятся из зацепления с шестернями 18, освобождая их. Стопорные собачки 20 поднимаются, освобождая шестерни 18, после чего цифровые колеса разрядов, а также сцепленная с шестерней 19 шестерня 18 механизма переноса полностью освобождаются от блокировки. Под действием пружины 35 зубчатый рычаг 31 через ролик 32 с силой давит на профиль спирального кулачка 30 и заставляет его повернуться в низшее положение спирали, что соответствует нулевому положению цифрового колеса разряда. Для надежности работы этого механизма, помимо усилия пружин 35, во время гашения счетчика вступают в действие дополнительные рычаги и пружина, которые передают усилие на кулачок во время поворота рукоятки гашения. Цифровое колесо фиксируется в нулевом положении штифтами 36 (фиг. 58), которые упираются в нулевые рычаги системы гашения.
На фиг. 59 дана цикловая диаграмма рабочего цикла машины и цикла гашения.
5.2. ОДНОПЕРИОДНАЯ СУММИРУЮЩАЯ МАШИНА «КОМПТОМЕТР»
Эта машина, так же как и предыдущая, предназначена для выполнения операции сложения чисел. Вычитание производится искусственным приемом — набором на цифровой клавиатуре дополнения вычитаемого числа. Преимуществом машины является наличие так называемого контрольного механизма, автоматически блокирующего ее клавиатуру в случае неполного опускания (недожатая) одной из цифровых клавишей при наборе цифр вводимого числа. Вторым эксплуатационным преимуществом этой машины является наличие звонкового механизма, который после гашения счетчика в начале нового вычисления дает звуковой сигнал о готовности счетчика к накоплению новой суммы.
Для ввода обрабатываемых чисел машины снабжаются полной клавиатурой и одним счетчиком для суммирования результатов вычислений. В различных моделях емкость клавиатуры равна 8, 10, 12, 20 разрядам, а емкость счетчиков соответственно 9, 11, 13, 21 разрядам. Цифровые клавиши отдельных групп разрядов имеют различную окраску, чаще всего белую и зеленую. Каждая цифровая клавиша имеет двойное цифровое обозначение. Крупная гравировка цифры — для набора слагаемых, мелкая гравировка — для набора цифр дополнения вычитаемого.
Помимо цифровой клавиатуры, машина (фиг. 60) имеет рычаг гашения счетчика и кнопку освобождения блокировки клавиатуры контрольного механизма. Для каждого разряда счетчика, за исключением высшего, имеются поворотные указатели для разграничения многозначных чисел и рычаги отсечки для отключения передачи десятков, которыми пользуются при вычитании чисел.
Наиболее совершенные модели снабжены электроприводом, передающим движенце на исполнительные механизмы машины при наборе цифр числа на клавиатуре. Наличие привода значительно снижает усилие нажатия на цифровые клавиши и позволяет делать ход их опускания одинаковым для всех цифр.
В машинах с ручным приводом передача движения на исполнительные механизмы осуществляется нажатием пальцев оператора на соответст
106
Однопериодные суммирующие машины
вующие цифровые клавиши при наборе цифр числа. HpiTXfijT{RTfiKK-ния цифровых клавишей различен. Для клавишей единиц он меньше дру-гик, a jyrsr клавишей девяток больше др-угих; усилия нажатия На клавише выше, чем в машинах с мотоприводом.
Следует также отметить, что машины с большой емкостью счетчиков,, иапример в 21 разряд, используются как машины с несколькими счетчиками, путем отключения передачи десятков для подсчета нескольких различных групп чисел, обрабатываемых одновременно.
Ниже дано описание машины модели К, снабженной мотоприводом, с емкостью клавиатуры 10 разрядов и счетчика 11 разрядов. Габариты машины: длина 76,5 см, ширина 26,4 см, высота 15 см, вес 11,5 кг.
Фиг. 60. Общий вид комптометра.
«Комптометр» — машина однопериодного параллельного действия, т. е. ввод цифр числа в счетчик осуществляется в момент нажатия на соответствующие цифровые клавиши разрядов. Так же как и в предыдущей машине, для каждого разряда клавиатуры имеется индивидуальный механизм переноса, состоящий из зубчатого сектора, поворот которого на заданное количество зубцов определяется нажатой цифровой клавишей. Счетчик машины имеет механизм однопериодной передачи десятков с возможностью отключения передачи десятков в отдельных разрядах. Машина имеет переменный рабочий цикл с совпадением счетной и восстановительной частей цикла. Она состоит из трех основных устройств — ввода, переноса и счета, которые снабжены блокирующими механизмами. Два последних устройства получают движение от электромоторного привода, встроеннного в машину.
5.2. 1. Устройство ввода каждого разряда выполнено в виде девяти клавишных стержней, установленных на верхнем щитке машины; на стержнях закреплены клавиши 1 с обозначением цифр (фиг. 61). Каждый стержень 2 проходит через две направляющие решетки За и 36 и под действием пружины 4 поднят в верхнее, исходное положение. В отличие от машин с ручным приводом, в которых ход спускания клавишей различен
Однопериодная суммирующая машина «Комптометр»
107
и пропорционален вводимой цифре, в машинах с моторным приводом/ ход опускания всех цифровых клавишей разрядов имеет одинаковую величину, В нижней части стержня 2 каждой цифры имеется отверстие 2а,. которое предназначено для включения блокирующего механизма клавиатуры при опускании стержня во время нажатия на цифровую клавишу ш для фиксации в заданном положении механизма переноса.
Блокирующий механизм клавиатуры предназначен для• блокировки стержней цифровых клавиш разряда при опускании одного» из них, во время набора цифр. Он состоит из фасонных двуплечих рычагов 5, шарнирно укрепленных на заклепках 6. Нижние плечи рычагов при поднятых стержнях 2 клавиатуры расположены в отверстиях 2а и соприкасаются между собой. Общий зазор между нижними плечами рычагов равен толщине одного клавишного рычага. При опускании одного из цифровых клавишей разряда стержень поворачивает рычаг, который, выходя, из отверстия 2а, заставляет остальные рычаги углубиться в отверстия (2а\ стержней, и этим исключается возможность одновременного опускания в; разряде нескольких клавишей.
5. 2. 2. Устройство переноса осуществляет передачу цифр вводимого^ числа в разряды счетчика соответственно нажатой цифровой клавише. В отличие от машин с ручным приводом модели, снабженные мотоприводом, имеют сложную конструкцию передач, связывающих клавиатуру с разрядом счетчика, что вызвано необходимостью увязки движения деталей переноса с моторным приводом машины.
В устройство переноса входят рычажные передачи зубчатых секторов,, включаемые в работу от нажатия на цифровые клавиши и приводимые в-движение моторным приводом, а также контрольные механизмы машины, блокирующие механизмы переноса при недожатии какой-либо цифровой;' клавиши во время ввода числа.
На фиг. 61 дана кинематическая схема рычажных передач зубчатого^ сектора и передача движения от моторного привода для одного разряда машины. При включении электродвигателя в сеть его якорь через систему зубчаток непрерывно вращает вал 16а, на котором для каждого разряда установлено по одному ведущему храповому колесу 16. При отсутствии; нажатых клавишей вал 16а вращается вхолостую.
Принцип работы устройства переноса разряда заключается во включении сцепления рычажной системы с ведущим храповым колесом 16 моторного привода и в повороте зубчатого сектора на количество зубцов, соответствующее нажатой цифровой клавише.
Работа механизма переноса. При нажатии на заданную цифровую клавишу его стержень 2, опускаясь, упирается в выступ 7а верхней связи 7 четырехзвенника, что вызывает ее перемещение в нижнее правое положение и вместе с нею перемещение вправо гребенки 8, которая своим зубцом 8а, войдя в отверстие 2а, заблокирует клавишный стержень 2 в опущенном положении. Опускание верхней связи 7, передается на промежуточные звенья 9, вызывает поворот их вокруг осей 9а и соответственное перемещение влево нижней связи 10 четырехзвенника. Посредством толкателя 11, который своим отогнутым плечом входит в зацепление с угольником 12, вся система четырехзвенника блокируется в опущенном положении. Второе плечо толкателя при его опускании нажимает на фиксирующую планку 13, что вызывает поворот ее вокруг оси 13а и освобождение сцепной собачки 14. Собачка 14 под действием усилия пружины 15 опустится, войдет своим зубцом в зацепление с зубом вращающегося ведущего храповика 16, и последний поведет ее в правую сторону (по направлению стрелки).
Перемещение собачки в указанном направлении через тягу 17 пере
108
Однопериодные суммирующие машины
дастся на рычаг 18. Этот рычаг под действием пружины 19 плотно прижат к зубчатому сектору 2а и находится с ним во фрикционном сцеплении. Таким образом, перемещение рычага 18 вызывает поворот вокруг оси 20а зубчатого сектора, который поворачивает сцепленную с ним шестерню 21 заводного колеса барабана; эта шестерня соединена жестко со штампованной чашечкой 22, имеющей внутреннее храповое зацепление с собачкой 23 барабана 24. При опускании зубчатого сектора храповик с внутренним зацеплением вращается по направлению часовой стрелки, и поэтому собачка 23 проскальзывает без зацепления за его зубья, и барабан 24 остается в неподвижном состоянии.
Фиг. 61. Устройство ввода.
Опускание зубчатого сектора и поворот храповика внутреннего зацепления 22 на заданное количество зубцов определяется нажатой цифровой клавишей разряда. Через тягу 25 движение от сектора передается на гребенку 26. У этой гребенки имеется девять отогнутых лапок 26а, каждая из которых по мере возрастания цифры от 1 до 9 смешена на одну позицию. Такое расположение лапок определяет ход сектора, так как при его опускании гребенка 26 будет перемещаться влево, до упора одной из лапок 26а в опущенный стержень 2 нажатой цифровой клавиши. После остановки движения гребенки вращение сектора прекращается. К этому времени храповик внутреннего зацепления переместится относительно собачки 23 на количество зубцов, соответствующее вводимой в разряд цифре.
Собачка 14 находится в зацеплении с вращающимся храповиком 16, и поэтому рычаг 18 и тяга 17 будет продолжать перемещаться вправо. При этом рычаг 18 проскальзывает относительно неподвижного зубчатого сектора 20. Вместе с этими деталями в правую сторону перемещается рамка 27, растягивая пружину 28 к концу хода. Эта рамка своим штифтом 27а упирается в плечо 12а п освобождает этим толкатель 11 и всю
Однопериодная суммирующая машина «• Комптометр»
109
систему четырехзвенника. Под действием своих пружин четырех-звенник возвратится в исходное положение. К этому времени стержень 2 нажатой клавиши будет разблокирован. Собачка 14 выйдет из зацепления с зубцом храповика в тот момент, когда ее выступ 14а будет соприкасаться с зубьями храповика 16.
После освобождения собачки 14 рамка 27 под действием усилия растянутой пружины 28 возвратит через тягу 17 рычаг 18 и зубчатый сектор 20 в исходное положение. При этом сектор 20, будучи сцепленным с шестерней 21, повернет храповик внутреннего зацепления 22 против часовой стрелки на количество зубцов, соответствующее введенной в разряд циф-
Фиг. 62. Контрольный механизм (момент недожатая клавиши).
ре. Собачка 23, находясь в зацеплении с одним из внутренних зубцов храповика 22, будет поворачивать барабан 29 и вместе с ним шестерню 30г которая сцеплена с шестерней 50 (см. фиг. 63) разряда счетчика, осуществляя этим перенос цифры из разряда клавиатуры в разряд счетчика. В конце подъема зубчатого сектора он своим роликом 31 упрется в стопорную собачку 32 и заблокирует вращение барабана и разряда счетчика.
После остановки зубчатого сектора 20 рычаг 18 проскальзывает относительно него, возвращаясь в исходное положение под действием усилия пружины 28 рамки 27.
5. 2. 3. Контрольный механизм, применяемый в машине, представляет собой механизм автоматической блокировки устройства переноса, а следовательно, и клавиатуры для всех разрядов на случай, если в процессе набора одна или несколько из нажатых клавишей были опущены не на полную глубину, т. е. недожаты. Блокировка обоих устройств производится после окончания ввода числа, при наборе которого была допущена ошибка, и поэтому во время ввода следующего числа стопорение всех клавишей является сигналом ошибки и привлекает внимание оператора,, работающего на машине.
Работа контрольного механизма. При нажатии на цифровую клавишу разряда нижняя связь 10 (фиг. 62) четырехзвенника, перемещаясь, увлекает за собой собачку 35, которая, скользя по плоскости рычага 36 под действием пружины 37,. западает в паз 36а. В случае, если
по
Однопериодные суммирующие машины
в разряде цифровая клавиша была недожата и затем освобождена, четы-рехзвенник под действием своей пружины 96 возвратится в первоначальное исходное положение. При этом нижняя связь переместится вправо, собачка 35, упираясь в паз 36а, увлекает за собой рычаг 36, поворачивая его на оси 38. Движение рычага 36 через связь 39 передается на рычаг 40 и дальше на рычаг 41, укрепленный на оси 41а. На этой же оси укреплена общая для всех разрядов защелка 416. Таким образом, недожатие клавиши в каком-либо разряде вызывает поворот защелки 416 и выход из зацепления с ней рычага 42, укрепленного жестко на оси 42а. Ось 42а, поворачиваясь по направлению часовой стрелки, плечиками 426 освобождает угольники 43. Освобожденные угольники 43 во всех разрядах под действием своих пружин 44 поворачиваются по направлению к четырех-звеннику и располагаются под выступами 76 верхних связей 7 всех разрядов механизма переноса, блокируя этим их отпускание при наборе следующего числа, вводимого в машину.
В случае полного опускания всех нажатых цифровых клавиш, во время ввода числа, указанная блокировка не производится, так как нижние 'связи 10 четырехзвенника во всех разрядах перемещаются только влево.
Устранение блокировки устройства переноса производится нажатием на кнопку 45 (см. фиг. 67) контрольного механизма и обязательного нажатия на цифровую клавишу того разряда, где клавиша оказалась недожатой.
При нажатии на кнопку 45 контрольного механизма она своим стержнем поворачивает рамку 46, которая через ролик 47 поворачивает рычаг 48, свободно сидящий на оси 42а, и вместе с ним плечо 48а, которое, упираясь в кулачок 49, возвращает ось 42а в исходное положение, и рычаг 42 вводится в зацепление с защелкой 416. Плечиками 426 блокирующие угольники также выводятся из-под выступов верхних связей четырехзвенника разрядов. Если нажать только на кнопку 45 контрольного механизма, не нажимая при этом на разряд с недожатой цифровой клавишей, то защелка 416 не возвратится в свое исходное положение. Поэтому устранение блокировки производится только на время опускания клавиши 45. При ее освобождении клавиатура вновь окажется заблокированной.
Полное устранение блокировки контрольного механизма достигается .поворотом гасительной рукоятки, при этом счетчик гасится.
5. 2.4. Счетное устройство. Особенностью конструкции счетного устройства машины является возможность отключения передачи десятков в каждом разряде счетчика, что упрощает работу оператора во время набора дополнений вычитаемого числа, исключая необходимость набора девяток в высших разрядах. В счетное устройство входят: счетчик, механизм гашения и звонковый механизм.
Счетчик (фиг. 63) состоит из механизма фиксации цифр и механизма передачи десятков, оборудованного в каждом разряде отсечками, т. е. рычагами отключения передачи десятков. Все разряды счетчика смонтированы в подвижной раме, которая может занимать два положения. При рабочем положении разряды счетчика находятся в сцепленном состоянии с разрядами механизма переноса. При гашении счетчика поворотом его рамы разряды счетчика выводятся из зацепления с механизмом переноса.
В механизм фиксации разряда входят три зубчатые колеса: счетная шестерня 50, промежуточная 51 и шестерня 52, к торцу которой укреплено цифровое колесо 53. Все шестерни свободно насажены на своих осях. Процесс фиксации цифр числа в разряде производится обычным порядком, т. е. поворотом шестерни и цифрового колеса на количество позиций, соответствующее вводимой в разряд цифре. Механизм передачи десятков
Однопериодная суммирующая машина «Комптометр»
111
действует по однопериодному импульсному принципу, однако при параллельном вводе цифр в несколько рядом расположенных разрядов производится задержка передачи десятков до конца рабочего цикла машины; в этом случае передача десятков осуществляется в два периода. В силу этих особенностей механизм передачи десятков конструктивно отличается от аналогичных механизмов других машин.
В механизм передачи десятков входят следующие основные детали: свободно насаженный на оси счетной шестерни кулачок 54, соединенный жестко с малым кулачком 54а; коническая спиральная пружина 55, ук-
фиг. 63. Счетчик комптометра.
репленная одним концом к кулачку и другим к штифту счетной шестерни 50; два стопорных рычага 56 и 57; ролик 58, выполняющий функцию десятичного кулачка, насаженный на осевом штифте счетной шестерни, а также десяточник 59 с роликом 59а, стопорной собачкой 60 и собачкой передачи десятков 61, находящейся в зацеплении со спицей барабана 29 следующего вышестоящего разряда. К механизму передачи десятков относятся также рычаг 62 —• «отсечка», поворотом которой достигается отключение передачи десятков в соседний разряд.
Счетная шестерня 50 имеет удвоенное количество зубцов по сравнению с шестерней 52 цифрового колеса. За полный поворот цифрового колеса шестерня 50 делает половину оборота и поэтому имеет два перехода из положения 9 в положение 0.
Для обеспечения передачи десятков во время обоих переходов ролик 58 может взаимодействовать либо со стопорным рычагом 56 (во время первого перехода), либо с рычагом 57во время второго перехода. Эти рычаги, в свою очередь, поочередно удерживают кулачок 54 в подготовленном к передаче десятков состоянии.
Работа механизма передачи десятков. Во время ввода цифры в разряд счетная шестерня, воспринимая ее от механизма переноса, постепенно поворачивается на своей оси.ДЛри этом, поскольку кулачок
112
Однопериодные суммирующие машины
54 (фиг. 64) удерживается одним из рычагов 56 или 57, производится зарядка, т. е. закручивание спиральной конической пружины 55 (см. фиг. 63) и подготовка этим десятичного кулачка к передаче десятков.
Возможны два вида работы механизма передачи десятков:
1. Случай, когда передача десятков производится из работающего разряда в разряд, не участвующий в восприятии цифры из механизма переноса. Например, при сложении чисел 807 + 10 705.
Передача десятков в этом случае будет производиться из первого во второй и из третьего в четвертый разряды. При этом второй и четвертый разряды числа из механизма переноса не воспринимают в момент перехо-
Фиг. 65. Схема передачи десятков (момент передачи десятков).
Фиг. 64. Схема передачи десятков (момент задержки передачи десятков).
да цифровых колес из положения 9 в положение 0, т. е. в один период. Во время перехода разряда с девятки на нуль ролик 58, проходя под одним жз рычагов 56 или 57 (фиг. 64), т. е. под тем рычагом, который удерживает кулачок 54а, выводит его из зацепления с плечиком десятичного кулачка. Освобожденный кулачок 54 под действием усилия раскручивания, т. е., разрядки конической пружины 55 (см. фиг. 63), поворачивается на своей оси ж через ролик 59а отжимает десяточник 59, поворачивая его вокруг оси 62. Вместе с десяточником перемещается также его собачка 61, которая, упираясь в спицу барабана 29 следующего вышестоящего разряда, передвигает его на одну позицию, передавая этим десяток. К концу хода десяточ-ника его зуб 596 (фиг. 65) располагается на пути вращения барабана и блокирует его, предохраняя этим от поворота по инерции больше чем на едну позицию.
2. Случай, когда передача десятков производится в двух или нескольких рядом расположенных разрядах, воспринимающих цифры из механизма переноса, например при сложении чисел 837 + 1675 5. Передача десятков в этом случае будет производиться также из первого во второй и из третьего в четвертый разряды, но эти оба разряда участвуют в восприятии цифр из механизма переноса; поэтому, чтобы не допустить блокировку барабана, а следовательно, и всего разряда зубом 596 десяточника, необходимо задержать передачу десятков до конца рабочего цикла машины. Такая задержка производится стопорной собачкой 60 (см. фиг. 64). Когда зубчатый сектор 20 работающего разряда отпущен, его ролик 31 освобож-
Однопериодная суммирующая машина «Комптометр»
113
дает собачку 60 и она под действием своей пружины опускается; ее противоположный конец, поднимаясь, располагается на пути вращения малого кулачка 54а. Поэтому при переходе разряда из положения 9 в положение 0 освобожденный кулачок 54 удерживается через малый кулачок 54а стопорной собачкой 60 до конца рабочего цикла разряда. В конце рабочего цикла зубчатый сектор, поднимаясь, упирается своим роликом 31 в собачку 60, опуская ее противоположный конец, который освобождает кулачок 54. Последний под действием разрядки пружины поворачивается на своей оси, перемещает десяточник и его собачка поворачивает на одну позицию барабан и через зубчатую передачу цифровое колесо вышестоя-
70
Фиг. 66. Механизм гашения (исходное положение).
щего разряда. На фиг. 64 показано положение деталей разряда, из которого передается десяток. На фиг. 65 показано положение деталей разряда, воспринимающего десяток.
Кулачок 54 (фиг. 64) после его освобождения под действием разрядки пружины 55 (см. фиг. 63) может сделать только половину оборота. Это обеспечивается жесткой связью между собой стопорных рычагов 56 и 57, каждый из которых после переключения его роликом 58 освобождает кулачок 54, в то время как другой располагается на пути вращения плечиков кулачка и этим задерживает его дальнейший поворот. Фиксация стопорных рычагов в переключенном положении и предохранение перемещения их от удара или от сотрясения производится радиальной направляющей 64, укрепленной на счетной шестерне. После переключения одного из стопорных рычагов роликом 58 радиальная направляющая 64 удерживает рычаг до следующего перехода разряда с 9 по 0 и отжатия роликом противоположного стопорного рычага.
Отключение передачи десятков из одного в другой разряд производится
поворотом рычага 62 отсечки, который при этом отжимает собачку 61 (см. фиг. 63) передачи десятков, выводя ее из зацепления со спицами барабана вышестоящего разряда.
5. 2. 5. Гашение счетчика и звонковый механизм. Эти механизмы состоят из рычажных передач, приводимых в движение вручную поворотом рукоятки гашения. При повороте рукоятки производится отключение сцепления счетных шестерен 50 (фиг. 67) разрядов счетчика с шестерня-8 Зак. 1458 ч
114
Однопериодные суммирующие машины
ми 30 механизма переноса и гашения счетчика. В случае блокировки клавиатуры от недожатая цифровой клавиши при повороте рукоятки, вместе с гашением счетчика производится одновременно освобождение клавиатуры. Звонковый механизм дает звуковой сигнал в начале ввода первого набираемого числа после гашения счетчика.
Ра бота механизмов. Рукоятка гашения 70 на оси 71 жестко соединена с зубчатым сектором 72 и ее ход при повороте ограничен двумя упорами 73а и 736. На фиг. 66 показано исходное положение деталей рассматриваемых механизмов. Под действием усилия пружины 74 сектор 72 прижат к упору 73а.
При повороте рукоятки в направлении стрелки (фиг. 67) сектор перемещается до упора 736. Через тягу 75 движение передается на консоль 76, которая через систему трех других шарнирно связанных рычагов поворачивает вал 76а; последний повернет рычаг 77 и через серьгу 78 переместит рычаг 79, связанный с боковинами 80 рамы счетчика и упорными собачками 81 гашения. В результате этих перемещений рама счетчика, повернувшись на оси 82 выведет из зацепления счетные шестерни 50 разрядов счетчика с шестернями 30 механизма переноса, упорные собачки 81 гашения встанут на пути движения нулевых штифтов 51а счетных шестерен. Освобожденные от зацепления счетные шестерни под действием конических спиральных пружин кулачка 54 (фиг. 67) повернутся вокруг своих осей до упора их нулевых штифтов 51а в упорные собачки 81 гашения. Таким образом, все разряды счетчика окажутся в нулевом положении, и на цифровых колесах появятся нули.
Поворот рукоятки гашения через тягу 83 (фиг. 67) передается также на рамку 46, которая через ролик 47 поворачивает рычаг 48 и плечо 48а, упираясь в кулачок 49, заводит рычаг 42 на защелку 416; одновременно плечи 426 во всех разрядах механизма переноса выводят блокирующие угольники 43 из-под выступов верхних связей четырехзвенников 76 (см. фиг. 62). Таким образом, от рукоятки гашения происходит освобождение механизма переноса и клавиатуры от блокировки контрольного механизма машины.
Наконец, через тягу 85 (фиг. 67) движение от сектора передается также на коромысловый рычаг 86, укрепленный на оси 86а. Таким образом,
Оиночериодная суммирующая машина «Комптометр»
115
Фиг. 68. Общая схема комптометра.
зубом храпового колеса ведущего вала
ной передачи десятков
Момент освобождения собачки
включение счетчика
от зуба храпового- колера ведущего колеса
Цикл гашения
Передний ход код возврата рукоятки	рукоятки
Выход счетчика	।
из-за зацепления	,
г г ------------------!----------------
Раз блокировка клавиатуры
Фиг. 69. Цикловая диаграмма комптометра (одного разряда).
8*
116
Однопериодные суммирующие машины
поворот рукоятки гашения вызывает поворот оси 86а, которая, упираясь своим скосом в рычаг 87 (см. фиг. 62), поворачивает его и этим вызывает подъем оси 38 рычага 36. При этом собачка 35 выводится из зацепления с уступом 36а, чем и производится устранение влияния блокировки от недожатой клавиши.
В конце движения рукоятки гашения рычаги 90 и 91 (фиг. 67) повернутся своей шарнирной осью ниже их осевой линии и установятся в рас-пор, удерживая этим раму счетчиков 80 в отведенном положении.
При возврате рукоятки гашения 70 сектор 72 и консоль 76 возвратятся в исходное положение. Все остальные детали, в том числе и рама счетчиков 80, останутся в отведенном положении, удерживаемые установ-
ленными в распор рычагами 90 и 91.
Предохранитель
Электродвигатель
Выключатель
Контакт центро-нежного регулятора электродвигателя
Фиг. 70- Схема электропривода.
Возврат рамы и ввод в зацепление счетных шестерен 50 разрядов счетчика с шестернями 30 механизма переноса происходят в момент набора на клавиатуру первого числа после гашения счетчика. Во время подготовительной части цикла, когда произойдет зацепление собачек 14 (см. фиг. 61) за вращающиеся храповики 16 привода машины, рамка
27 под действием тяги 17 будет поворачиваться вокруг оси 27а в направлении часовой стрелки и передвинет вправо рычаг 93 (фиг. 67). Последний через тягу 94 передвинет ударник 95, который ударит по звонку 96 и этим дает звуковой сигнал. Вместе с ударником повернется также рычаг 91, и через поворот рычага 90 произойдет возврат рамы 80 счетчиков и ввод в зацепление счетных шестерен 50 с шестернями 30 механизма переноса.
На фиг. 68 представлена общая кинематическая схема машины, на которой показаны рассмотренные выше механизмы.
На фиг. 69 дана цикловая диаграмма одного счетного разряда машины с указанием характерных моментов включения и работы отдельных элементов механизмов машин. Внизу показан цикл гашения счетчика.
На фиг. 70 представлена схема включения электропривода машины. Сериесный коллекторный электродвигатель имеет центробежный механизм, который через систему рычагов связан с контактом. Включение двигателя в работу осуществляется выключателем; по мере разгона якоря центробежный механизм размыкает контакт и прерывает этим электрические цепи. После снижения оборота якоря контакт вновь замыкается и мотор начинает снова работать и т. д. Контакт центробежного регулятора постоянно работает в режиме замыкания и размыкания. Для уменьшения искрообразования он шунтирован конденсатором емкостью в 0,5 мкф.
5.3. ОДНОПЕРИОДНАЯ СУММИРУЮЩАЯ МАШИНА С СОКРАЩЕННОЙ КЛАВИАТУРОЙ
В качестве примера однопериодных машин с сокращенной клавиатурой мы приводим здесь описание конструкции одной из последних моделей машины «Контекс». Эта машина представляет интерес также с точки зрения технологии. Подавляющее большинство ее деталей изготовлено из
Однопериодная суммирующая машина с сокращенной клавиатурой
117
пластмассы прессованием в прессформах, что резко снижает стоимость машины при массовом выпуске.
Машина (фиг. 71) предназначена для выполнения действий сложения чисел. Она имеет восьмиразрядную сокращенную клавиатуру с цифрами 1, 2, 3, 4, 5 в каждом разряде и девятиразрядный счетчик, в котором высший разряд — накапливающий. Гашение счетчика производится нажатием на гасительную кнопку, расположенную в левой части клавиатуры. Ввод цифр числа в каждый разряд счетчика при сложении для цифр 1, 2, 3, 4, 5 производится путем однократного нажатия, для цифр 6, 7, 8, 9 — двукратным нажатием (см. разд. 2.1.3) на соответствующие цифровые клавиши разрядов.
Фиг. 71. Машина „Контекс".
Машина портативна, имеет малые габариты и вес: длина 21,5 см, ширина 22,5 см, высота 7 см, вес 1,1 кг.
Машина «Контекс» — однопериодного параллельного действия с нормальным переменным рабочим циклом [т. е. с четко разделенными частями цикла переноса (счета) и восстановительного]. Устройство ввода и устройства переноса объединены в один общий механизм. Счетчик имеет двухпериодную передачу десятков с пружинным приводом.
Машина состоит из устройства ввода—переноса и счетного устройства.
5. 3. 1. Устройство ввода и переноса каждого разряда (фиг. 72 и 74) выполнено в виде пяти клавишных рычагов, на которых установлены клавиши 1 с соответствующими цифровыми обозначениями. Клавишные рычаги 3 свободно насажены на оси 2. Рычаг клавиши 5 отличается от других наличием зубчатого сектора За и имеет вклепанный в его боковую часть штифт 4. Клавишные рычаги для цифр 1, 2, 3 и 4 отличаются между собой длиной плеч и наличием выреза 36 различной длины. В клавишном рычаге единицы этот паз имеет наибольшую длину; в других рычагах он соответственно сокращен на одну позицию, в рычаге четверки его длина наименьшая. Клавишный рычаг единицы отличается от других также наличием стопорного плеча Зв. Все клавишные рычаги под действием двух пружин 5 и 6 в исходном положении подтянуты вверх и своими выступами Зг упираются в переднюю ограничительную решетку, находясь в подготовленном к работе состоянии. Зубчатый сектор За каждого разряда постоянно
7
118
Однопериодные суммирующие машины
зацеплен с зубчаткой 7, имеющей, помимо обычных зубцов, также стопорный зубец 7а. Зубчатка 7 посредством штифта 76 соединена с храповой звездочкой 8, которая под действием пружины 9 прижимается к торцевым храповым зубцам цифрового колеса 10 разряда счетчика.
Работа устройств ввода и переноса. Ход цифровых клавишей при опускании во время нажатия на них различен — для единицы он меньше всех, для пятерки больше других. При нажатии на клавишу единицы клавишный рычаг, опускаясь верхней частью радиального паза 36, опускает штифт 4 клавишного рычага пятерки и через него за-
ЁиВ г,о сырелке н
Фиг. 72. Устройство ввода.
ставляет опуститься зубчатый сектор на один зубец, а сектор через зубчатку 7 и храповую звездочку 8 повернет цифровое колесо 10 на одну позицию. В конце опускания клавишного рычага стопорное плечо Зв войдет в зацепление с зубцами 10а цифрового колеса и остановит его вращение. При нажатии на цифровые клавиши 2, 3, 4, 5 передача на цифровое колесо будет производиться аналогичным порядком с той лишь разницей, что в конце опускания этих клавишей штифт 4 будет опускать также клавишный рычаг единиц и его стопорное плечо Зв.
При освобождении нажатой клавиши сектор За будет подниматься и сцепленная с ним зубчатка 7 вместе со звездочкой 8 будет вращаться в обратном направлении до упора стопорного зуба 7а в клавишный рычаг.
На фиг. 73 представлена цикловая диаграмма работы одного разряда при вводе цифр от различных клавишей и цикл гашения счетчика при нажатии на клавишу гашения. Как видно из диаграммы, начало ввода зависит от величины вводимой цифры и для каждой клавиши отлично от других. В конце счетной части цикла для всех клавишей в одинаковом положении производится блокировка вращения цифрового колеса. Включение
Однопериодная суммирующая машина с сокращенной клавиатурой
119
в работу механизма передачи десятков во всех случаях производится в самом конце восстановительной части цикла.
5. 3. 2. Счетное устройство (фиг. 74). Каждый разряд счетчика состоит из механизма фиксации, механизма передачи десятков и механизма га-
шения.
В механизм фиксации цифр в разряде входит цифровое колесо 10, имеющее торцевое храповое зацепление со звездочкой 8 и вторую храповую зубчатку 10а, расположенную в левой части колеса. Процесс переноса и фиксации цифры в разряде при передаче его от клавиатуры был рассмотрен нами выше. Следует упомянуть, что храповая шестерня 10а выполняет ряд функций. Она служит для четкой фиксации цифрового колеса
Клавиша 1
Цикл гашения
Рабочий цикл
Клавиша 4
Клавиша 3
Клавиша 2
Счетная часть цикла
Момент блокировки цифрового колеса стопорным плечом Момент захвата звездочки
Клавиша 5
Выхов стопорного плеча из сцепления с цифровым
* колесом
восстановительная часть цикла
Момент начала пере-__-Вачи Йе пятко в—
SBieslizi I.........1
I Передача десятков
после прекращения его вращения; фиксация производится собачкой 11, которая под действием пружины 12 входит между зубцами и этим фиксирует восприятие
Фиг. 73. Цикловая диаграмма.
колесо. Посредством этой же шестерни 10а производится единицы при передаче десятков из нижестоящего разряда.
Фиг. 74. Устройство счетного механизма.
В механизм передачи десятков каждого разряда счетчика входят следующие детали: цифровое колесо 10 с четырьмя фасонными зубцами 106, расположенными на его левой торцевой части, зубчатый сектор 13 (см.
120
Однопериодные суммирующие машины
фиг. 77), представляющий собой десяточник, и шарнирно укрепленная на нем собачка 14, которая входит в зацепление с храповой шестерней 10а цифрового колеса следующего вышестоящего разряда, а также скоба 15, запирающая десяточник после его завода в подготовленное к передаче состояние. Следует отметить, что в этой конструкции четыре фасонных зубца цифрового колеса заменяют десятичный зуб, применяемый в других системах передачи десятков.
Фиг. 75. Механизм передачи десятков (исходное положение).
Фиг. 76. Механизм передачи десятков (положение подготовки к передаче).
Фиг. 77. Механизм передачи десятков (момент передачи единицы).
Работа механизма передачи десятков совершается в два периода. Во время счетной части цикла поворотом цифрового колеса производится подготовка к передаче путем завода десяточника. В конце восстановительной части цикла десяточники освобождаются и единицы передаются в вышестоящий разряд. По мере накопления числа в разряде цифровое колесо, поворачиваясь вокруг оси, входит фасонными зубцами 106 в зацепление с зубцами сектора 13. Начало зацепления наступает в положении когда цифра «5» устанавливается против окошка (фиг. 75), и заканчивается после поворота его в положение «0» (фиг. 76). Таким образом, десяточник, поворачиваясь, растягивает свою пружину 16 и пружину 17 собачки, вместе с тем отводит собачку 14 (фиг. 77) в зацепление со следующим зубом храповой зубчатки 10а вышестоящего разряда.
После перехода цифрового колеса в положение «0» десяточник выйдет из зацепления с последним фасонным зубом и окажется подготовленным к передаче единицы в вышестоящий разряд; собачка 14 к этому времени полностью перейдет на следующий зубец храповика 10а. Однако передача десятков не может произойти, так как скоба 15 своим плечиком запрет десяточник, удерживая его в заведенном положении. Только в конце восстановительной части цикла при окончательном подъеме клавишных рычагов они отожмут скобы 15 (см. фиг. 74), которые освободят десяточник и под действием пружин 16 и 17 собачка 14 переместится вместе с деся-точником вперед и повернет за храповой зубец 10а цифровое колесо вышестоящего разряда (фиг. 77).
Однопериодная суммирующая машина с сокращенной клавиатурой
121
Механизм гашения счетчика предназначен для приведения цифровых колес всех разрядов в нулевое положение. Включение его в работу осуществляется нажатием на гасительную кнопку 18 (см. фиг. 72). Гашение счетчика производится путем установки разрядов в положение девяток с последующим автоматическим добавлением единицы в первый разряд и передачи десятков через все разряды счетчика. Такой способ гашения счетчика удобен тем, что позволяет контролировать исправность и надежность работы передачи десятков перед каждым новым вычислением.
В механизм гашения входит ряд деталей. Рычаг гашения 19 с зубчатым сектором 19а, свободно насаженный на оси 2, под действием пружины 20 поднят в верхнее положение. Сектор 19а находится в постоянном зацеплении с трибкой 21, заштифтованной на оси 22. На этой оси укреплены муфты 23 с собачкой 24, расположенные внутри цифровых колес. С внутренней стороны каждого цифрового колеса имеется зубец 10в, который служит упором для собачки 24. Для передачи единицы в первый разряд при гашении счетчика предусмотрен специальный механизм, который состоит из скобы 25. насаженной на оси 2, и собачки 26. Скоба 25 своим плечиком 25а находится в сцеплении с рычагом гашения 19.
При полном опускании клавиши гашения 18 зубчатый сектор>19а поворачивает трибку 21 и вместе с ней ось 22 так, что муфта 23 своим зубцом 23а поворачивает вверх фиксирующую планку 27. Во время поворота оси 22 муфты всех разрядов своими собачками 24 упираются во внутренние зубцы 10в цифровых колес и, поворачивая их, в свою очередь, устанавливают цифровые колеса в положение девяток. При этом для блокировки от поворота по инерции фиксирующая планка 27 своими зубцами 27а упирается в храповики 10а цифровых колес и фиксирует их точно в положении девяток. Одновременно поворотом скобы 25 собачка 26 передвигается в зацепление со следующим храповым зубцом цифрового колеса первого разряда. Поскольку во время гашения цифровые колеса переместились в положение девяток, то во всех разрядах механизмы передачи десятков оказались подготовленными к работе. При подъеме клавиши гашения 18 собачка 26 передвинет первый разряд в положение нуля и этим заставит сработать механизмы передачи десятков во всех разрядах и повернуть их цифровые колеса в нулевое положение, т. е. погасить счетчик.
В этой машине большинство деталей изготовлено из различных сортов пластмасс: клавишные рычаги, перемычки между разрядами и собачки 14 изготовлены из гетинакса, цифровые колеса, стопорные собачки 11 и корпус машины изготовлены из аминопласта и отлиты в прессформах.
ГЛАВА VI
ДВУХПЕРИОДНЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ (машины первой группы)
6. 1. АРИФМОМЕТРЫ
Арифмометры предназначены для выполнения умножения и деления. Сложение и вычитание на них обычно не производится, так как ввод чисел в машину рычажным установочным механизмом мало производителен. Арифмометры применяются для вычислительных работ небольшого объема и служат средством механизации индивидуальных вычислений.
Типичным представителем простейших вычислительных машин является арифмометр «Феликс» (фиг. 78).
Фиг. 78. Общий вид арифмометра.
Арифмометр «Феликс» имеет один девятиразрядный механизм ввода, один тринадцатиразрядный счетчик результатов I, один восьмиразрядный счетчик оборотов II. Счетчики смонтированы на одной общей каретке 6, которая может перемещаться по отношению к механизму ввода в пределах восьми разрядов. Перемещение производится ручкой 3, установка указывается стрелкой 7.
Механизмы арифмометра «Феликс» рассчитаны на нормальную работу при скорости вращения ручки привода до 250 оборотов в минуту.
Арифмометры
123
Числа на арифмометре устанавливаются смещением рычагов 10 до соответствующих цифр на щитке 9. Установленное число переносится в счетчик результатов 1 поворотом ручки привода 12. Если ручку привода вращать в направлении, указанном стрелкой 11, то установленное число в счетчике прибавляется. Если же ручку вращать в обратном направлении, то в счетчике результатов происходит вычитание. Количество поворотов ручки подсчитывается на счетчике оборотов 11. Ручку при повороте необходимо оттягивать вправо, чтобы стержень 13 вышел из исходного положения в кронштейне.
Установленные рычагами числа гасятся с помощью гасительного рычага 8, отводом его.влево и поворотом на четверть оборота ручки привода.
Фиг. 79. Общая схема арифмометра.
Гашение счетчика результатов осуществляется поворотом барашка 14, а счетчика оборотов — поворотом барашка 5. Десятичные знаки числа, установленного на рычагах или полученного в счетчиках, отделяются от целой части числа подвижными запятыми 2.
Исходным положением арифмометра считается такое, когда стержень ручки привода вошел в углубление кронштейна, установочные рычаги 10 и счетчики погашены, барашки 5 и 14 находятся на малом радиусе кулачковых шайб, каретка 6 отведена влево, причем стрелка 7 находится на первом разряде счетчика оборотов.
6. 1. 1. Устройство арифмометра. Конструкция арифмометра основана на колесах Однера, с помощью которых вводятся в машину исходные числа для вычисления. Из схемы машины (фиг. 79) видно, что колеса Одне-
124
Двухпериодные вычислительные машины
ра 24 посажены на ось 26, соединенную шестеренками 28 и 27 с ручкой привода 12. Если вращать ручку привода, то зубья 23 колес сообщают вращательное движение шестеренкам 29 и цифровым колесам 1 счетчика результатов, на которых фиксируются числа, переносимые в счетчик.
Одновременно с этим толкатель 17, посаженный на ось 26 эксцентрично, поворачивает колесо 4 счетчика оборотов на одно деление. Следовательно, число, установленное на колесах Однера, передается в счетчик результатов за один поворот ручки привода, а в счетчике оборотов за тот же период будет зафиксирована единица.
При многократном повороте ручки привода установленное число соответствующее количество раз будет переноситься в счетчик результатов с положительным или отрицательным знаком, в зависимости от направления поворота ручки, и такое же количество раз единица будет подсчитываться в счетчике оборотов.
Для умножения какого-либо числа на однозначное число достаточно^ перенести установленное на колесах Однера множимое в счетчик результатов столько раз, сколько единиц во множителе.
При умножении числа на многозначный множитель множимое последовательно умножают на каждый разряд множителя, используя при этом возможность передвижения каретки со счетчиками по отношению к установочному механизму.
Установрчный механизм закреплен на постаменте 46, а каретка 6 со счетчиками перемещается вдоль установочного механизма в направляющих планках. К постаменту прикреплена шаговая гребенка 22, а на каретке — шаговые собачки 48 и 51. С помощью транспортной ручки 3 осуществляют или поразрядное перемещение каретки, или свободное ее перемещение.
Механизм транспорта каретки используется и при делении чисел. Когда остаток получится меньше делителя, каретку переводят в следующий разряд, чем и увеличивают остаток в 10 раз.
Рабочий цикл машины характеризуется цикловой диаграммой (фиг. 80). Диаграмма показывает, что рабочий цикл делится на две части — счетную и восстановительную. При одном ходе (обороте) машины счетная часть цикла занимает всего лишь 90°, а на восстановительную и передачу десятков приходится 270°. Начало счетной части цикла в различных разрядах счетчика результатов происходит в разное время, чем достигается снижение одновременной силовой нагрузки на механизмы машины.
В машине имеется принудительная последовательная передача десятков.
Кроме того, из цикловой диаграммы вытекает, что независимо от арифметического действия, выполняемого машиной (сложение, умножение или вычитание и деление), всегда происходит вначале основной счет, а потом передача десятков. Счетчик оборотов срабатывает лишь при повороте ручки привода на 180—190°.
Рабочий цикл машины указывает на неэкономичное распределение рабочего хода машины между основным счетом цифр, вводимых в машину, и передачей из разряда в разряд десятков, полученных в счетчике результатов.
6. 1.2. Механизм арифмометра «Феликс» состоит из устройств ввода и переноса числа и счета, из шагового и блокировочного механизмов и привода.
а)	Устройство ввода и переноса представляет собой барабан, в который входят девять полных колес Однера и дополнительно четыре широкие шайбы. Колеса служат для ввода числа в машину, передачи десятков в
Арифмометры
to
126
Двухпериодные вычислительные машины
счетчике результатов и возвращения в исходное положение десятичных молоточков. Шайбы участвуют в передаче десятков в высших разрядах счетчика результатов и возвращают в исходное положение десятичные молоточки в десятом, одиннадцатом и двенадцатом разрядах.
Колеса Однера (фиг. 81) состоят из широкой шайбы 20, установочного кольца Юа, девяти выдвижных зубьев 23, двух десятичных зубьев 15 с двумя пружинами, фиксирующего штифта 41 с пружиной и деталей крепления. Широкая шайба имеет два отверстия 20г и 20в, один радиальный паз 206 для штифта 41 и девять радиальных пазов, в которых находятся и
Фиг. 81. Устройство колеса Однера.
могут радиально перемещаться выдвижные зубья 23. Угол, занимаемый подвижным зубом в шайбе, вместе с интервалом равен 10°. Кроме того, шайба имеет один кружной паз 20 (см. фиг. 79) для опускания десятичных молоточков 44. Установочное кольцо 10 а (фиг. 81) имеет рычаг 10, двухрадиусный паз 106 с рабочим скосом Юв, внутренние зубья Юг для увеличения точности выдвижения зубьев.
Выдвижные зубья своими стержнями помещаются в радиальных пазах шайбы, а пальцами 23а — в двухрадиусном пазу установочного кольца. В зависимости от смещения установочного кольца по отношению к шайбе пальцы выдвижных зубьев перемещаются в другую часть 10а паза большого радиуса. Передвижение зубьев осуществляется рабочим скосом Юв. Изменяя величину угла поворота установочного кольца, можно выдвигать различное количество зубьев в пределах от одного до девяти.
Фиксирующий штифт 41 под действием пружины входит в зацепление с внутренними зубьями Юг установочного кольца и ставит его в более точное положение.
Установочное устройство, кроме перечисленных деталей, включает еще зубчатое колесо 28 (см. фиг. 79) для получения движения от привода машины, толкатель 17 счетчика оборотов с кулачковой шайбой 18, стержень 30 тормоза колец с пружиной 21 и ряд второстепенных деталей. Крепление деталей механизма на оси 26 осуществляется шпонкой 25 и упорными шайбами. На схеме фиг. 79 толкатель счетчика оборотов условно показан в рабочем положении.
Более плавная нагрузка на механизм обеспечивается неодинаковым расположением пазов и выдвижных зубьев в различных разрядах установочного барабана (см. цикловую диаграмму фиг. 80).
Арифмометры
127
б)	Счетное устройство состоит из счетчика результатов и счетчика оборотов. Счетчик результатов предназначен для суммирования чисел, установленных на колесах Однера. Счетчик оборотов служит для подсчета ходов машины. На нем же получается частное при делении и один из сомножителей при умножении.
В состав каждого счетчика входит механизм фиксации числа и механизм гашения числа. Счетчик результатов, кроме того, имеет механизм передачи десятков.
Основным элементом механизма фиксации числа является цифровое колесо. В различных счетчиках цифровое колесо неодинаковое. Так, в счетчике результатов цифровое колесо состоит из колеса, имеющего десять зубьев, втулки с внутренним зубом для гашения цифрового колеса, шайбы с десятичным зубом и фибровым ободком.
Фиг. 82 Схема передачи десятков.
Окружность ободка разделена на 10 равных делений, пронумерованных от 0 до 9. Каждая единица, зафиксированная на счетчике результатов, 360 1
соответствует углу поворота цифрового колеса 36° ( —=36°). Для
фиксации многозначного числа на счетчике необходимо повернуть цифровые колеса нескольких разрядов каждое на угол, соответствующий цифре данного разряда. Например, для фиксации числа 45 колесо первого разряда будет повернуто на угол, равный 180°	= 180°), а колесо
второго разряда — на угол 144° ( 3 ~~4 = 144°).
Цифровое колесо счетчика оборотов состоит из восемнадцатизубого колеса, втулки с внутренним зубом и фибрового ободка, который разделен на 18 делений: 10 делений (от 0 до 9) служат для счета положительных ходов машины и 8 делений (от 1 до 8), пронумерованные цифрами красного цвета, — для подсчета отрицательных ходов машины.
Для фиксации единицы на цифровом колесе счетчика оборотов оно должно повернуться на 20° ( -3—1 = 20°).
18
Счетчик результатов имеет 13 цифровых колес, которые посажены на одну ось 42 с гасительным барашком 14 и кулачковой муфтой 13 фиксирующих собачек 45 с пружинами, 13 молоточков 44 для десятков и тринадцатизубую шпонку 43, впрессованную в ось 42.
128
Двухпериодные вычислительные машины
Движение от установочного барабана на цифровые колеса счетчика результатов передается через промежуточные колеса. Поглощение сил инерции и точную фиксацию цифровых колес на цифрах обеспечивают фиксирующие собачки 45, которые работают по принципу анкерных собачек.
Отдельные разряды счетчика результатов соединены между собой приспособлением передачи десятков (фиг. 82), в которое входит молоточек 44, имеющий рабочий скос 44а, десятичный зуб 1а цифрового колеса 1, десятичный зуб 15 колеса Однера 24 и пазы 20а опускания молоточка.
При накоплении на цифровом колесе десятка или при вычитании большего числа из меньшего десятичный зуб 1а цифрового колеса поднимает молоточек 44. Молоточек становится на пути движения десятичного зуба 15 колеса Однера. Рабочий скос 44а молоточка заставляет десятичный зуб войти в зацепление с промежуточным зубчатым колесом 29, а через него и с колесом 16 цифрового колеса вышестоящего разряда, повернуть его на один зуб, т. е. добавить или вычесть одну единицу.
Гашение цифровых колес счетчика осуществляется барашком 14, кулачковой муфтой 39, осью 42 и штифтами 42а.
Счетчик оборотов включает восемь цифровых колес 4 (см. фиг. 79), ось 36 с барашком 5 и кулачковой муфтой и восемь фиксирующих собачек. Работа и гашение цифровых колес счетчика оборотов аналогичны действию цифровых колес в счетчике результатов.
Особенностью счетчика оборотов является возможность подсчета только единицы за один ход машины и отсутствие приспособления для передачи десятков, вследствие чего его эксплуатационные возможности значительно снижаются.
в)	Механизм сдвига разрядов предназначен для перемещения каретки со счетчиками по отношению к механизму переноса и толкателю. Механизм сдвига разрядов состоит из основания транспорта 47 (см. фиг. 79), защелки 49 с пружиной 38, двух собачек транспорта 48 и 51 с пружиной 40, фигурного рычага 50, гребенки транспорта 22, направляющей планки и ряда второстепенных деталей. Основание транспорта, собачки, защелка и фигурный рычаг размещены на каретке 6, а гребенка —• на постаменте 46. В исходном положении защелка сцеплена с рейкой. При нажиме на ручку «3 фигурного рычага 50 он своей рабочей плоскостью поднимает защелку 49, выводя ее из зацепления с рейкой. Каретка в это время перемещается на один шаг в направ тении приложения усилий, так как фигурный рычаг, поднимая защелку, вводит в зацепление с рейкой одну из шаговых собачек.
Для свободного перемещения каретки защелку выводят из зацепления с рейкой, поднимая ручку фигурного рычага.
г)	Привод служит для приведения машины в действие. Он состоит из ручки 12, рукоятки 33 с осью 32 и двух зубчатых колес 27 и 28. Зубчатое колесо 27 посажено на ось 32, а колесо 28 — на ось 26 установочного механизма. Сообщая ручкой вращательное движение зубчатым колесам, приводим в движение установочный механизм машины. Далее вращательный момент передается на счетчик результатов через зубья колес установочного барабана и промежуточные зубчатые колеса, а на счетчик оборотов— через кулачковую шайбу 18 и толкатель 17. Направление движения определяется направлением вращения ручки.
д)	В машине имеются два блокирующих механизма. Первый блокирует барабан во время вращения ручки привода. Это устройство состоит из запирающего стержня 30 с пружиной 21, отжимающей пластины 34 с пружиной, двух штифтов 35 и 13 и двух пружин. Когда ручка находится в исходном положении, штифт 13 в углублении кронштейна давит на со
Машины ВК
129
пряженный с ним штифт 35. Последний отжимает пластину 34, ставит запирающий стержень своими пазами 30а над внутренними зубьями Юг установочных колец, вследствие чего они могут свободно вращаться. Если ручку сместить или штифт 13 вывести из углубления кронштейна, то запирающий стержень под действием своей пружины переместится вдоль оси, войдет зубьями между внутренними зубьями установочных колец и застопорит их.
Второй блокирующий механизм контролирует положение ручки привода, гасительных барашков и шагового механизма. Он состоит из рычага тормоза 19 с пружиной, тормозной гребенки 16 с пружиной и кулачков 37. Рычаг тормоза соединен через кулачок с шайбой 18 с ручкой привода, а тормозная гребенка — с барашками и шаговым механизмом. В исходном и рабочем положении арифмометра рычаг не соединен с тормозной гребенкой. При нарушении порядка работы на машине тормозной рычаг нажимает на тормозную гребенку и вызывает стопорение машины.
е)	При переполнении счетчика результатов или при вычитании большего числа из меньшего машина подает сигнал звонком. Звонок состоит из чашечки и бойка, соединенного с молоточком передачи десятков высшего разряда счетчика. Когда цифровое колесо высшего разряда счетчика проходит через нулевое положение, происходит удар бойка о чашечку.
ж)	Устройство для гашения установочных рычагов состоит из гасительного рычага 8, прикрепленного к гасительной планке 31. Во время вычислительной работы машины установочные рычаги проходят в пазах гасительной планки. При гашении установочных рычагов 10 гасительный рычаг 8 отводится влево, а вместе с ним перемещаются гасительная планка 31, пластина 34 и стержень 30. В результате перемещения гасительная планка становится выступами на пути движения установочных рычагов, а стержень отпирает установочные рычаги перед их гашением. Поворотом ручки 12 привода на ‘А оборота установочные рычаги приводятся в исходное — нулевое положение.
6.2.	МАШИНЫ ВК
Машины ВК (вычислительные клавишные) появились в результате совершенствования конструкции арифмометра. В настоящее время они выпускаются в нескольких вариантах, которые отличаются друг от друга различной степенью автоматизации вычислительного процесса. Машины с ручным приводом обозначаются ВК-1, с моторным приводом и автоматическим делением ВК-2 и полные автоматы — ВК-3. Машины ВК-3 автоматически выполняют не только деление, но и умножение и возведение чисел в квадрат.
Все машины ВК имеют 13-разрядный счетчик III результатов, восьмиразрядный счетчик IV оборотов и девятиразрядное устройство I ввода чисел в машину. Устройство ввода чисел в машину десятиклавишное, чем обеспечивается высокая производительность вычислений не только при делении, умножении и возведении в квадрат, но и при сложении и вычитании. В машинах ВК при сложении и вычитании набранные числа гасятся автоматически после одного хода.
Машина ВК-2 (фиг. 83) приводится в действие от электромотора мощностью 65 вт и работает со скоростью 300—350 об/мин. Перед выполнением действий вычитания, деления и умножения требуется предварительная настройка машины. Для вычитания необходимо рычаг 13 переключить вниз и пускать машину от клавиши 16 (деления и вычитания). Рычаг 13 обеспечивает гашение вычитаемого после одного хода машины. Для деления рычаги 21 и 20 необходимо перевести вправо. Они включают 9 Зак. 1458
130
Двухпериодные вычислительные машины
автоматическое передвижение установочного барабана с делителем в следующий разряд делимого после окончания действия в каждом разряде. Машину пускают от клавиши 16. Автоматический процесс деления можно прервать, опустив рычаг 13 и нажав клавишу 12. Клавишей 12 гасится число, набранное на клавиатуре, в случаях исправления набора. На машине возможно производить деление и неавтоматически. Для этого рычаг 21 должен быть в среднем положении. После того как будет получено дополнительное число в счетчике результатов, дают корректирующий ход от клавиши умножения. Пускать машину от клавиши сложения 17 нельзя — погасится делитель.
Действие умножения можно производить одним из трех способов:
1.	Умножение со старших разрядов множителя при автоматическом перемещении установочного барабана. Для этого рычаг переводят
вправо и пускают машину от клавиши 15 (умножения) на количество ходов, соответствующее цифре множителя данного разряда. После освобождения клавиши барабан автоматически перемещается вправо.
2.	Умножение с младших разрядов множителя при автоматическом перемещении установочного барабана. Этот способ требует перевода рычага 21 влево и пуска машины от клавиши 15. Установочный барабан после вычислений в одном разряде будет перемещаться влево автоматически.
3.	Умножение с перемещением установочного барабана от транспортных клавиш 19 или 14. Клавиша 19 применяется при умножении со старших разрядов множителя, а клавиша 14 — с младших разрядов. Данный способ умножения требует, чтобы рычаг 21 находился в среднем положении, т. е. автоматическое перемещение установочного барабана должно быть выклйэчено. Пуск машины осуществляется по-прежнему от клавиши 15.
Сложение выполняется при исходном положении машины, когда счетчики погашены рычагами 23 и 22, кнопка 24 — в положении «плюс», главный рычаг 21 — в среднем положении, рычаг 13 — в верхнем положении, индикатор II свободен. Если в индикаторе имеется число, его можно погасить от клавиши 12.
Машины ВК
131
Слагаемое число набирают на клавиатуреI и нажимают пусковую клавишу сложения 17. Число переносится в счетчик результатов. В счетчике оборотов зафиксируется один оборот машины. Индикатор погасится. Набирают второе слагаемое, и таким приемом процесс сложения повторяется до последнего слагаемого. На счетчике результатов получится сумма, а в счетчике оборотов — количество операций сложения.
Кнопка 24 может быть установлена в положение «минус». При этом положении кнопки счетчик оборотов выполняет действие, обратное действию счетчика результатов, что требуется, когда машина работает на деление. Кнопка 24 связана с рычагом 21 и чаще всего переключается вместе с перестановкой рычага. Если пустить машину от клавиши 17, когда кнопка 24 находится в положении «минус», то счетчик оборотов выключается и не работает. Этим приемом пользуются при переносе делимого в счетчик результатов. Для перемещения наборной каретки в крайнее левое положение, например при делении, нажимают клавишу 11.
На машине работают слепым методом, т. е. набирают число на цифровых клавишах и нажимают оперативные клавиши управления, не глядя на клавиатуру.
6.	2. 1. Устройства и механизмы машины ВК-2. Машина ВК-2 имеет следующие основные устройства и механизмы: ввода и переноса исходных чисел, перемещения каретки, счетчиков, привода, автоматического управления работой и блокировки механизмов.
К устройствам ввода и переноса относятся клавиатура, установочный барабан и механизм перемещения установочного барабана.
Основой устройства ввода числа в машине ВК-2 является установочное колесо (см. фиг. 28). Девять установочных колес, посаженных на общий вал, составляют установочный барабан. Колеса на валу крепятся шпонкой.
Число в машину вводится поворотом установочного кольца на соответствующий угол. Чтобы кольцо не изменяло своего положения при работе машины, оно фиксируется шпонкой 25 (см. фиг. 85), которая входит между внутренними зубьями 1в установочного кольца 1 шайбы Однера. Если данный разряд установочного барабана находится в исходном положении, то установочное кольцо закреплено фиксатором.
Процесс поворота и фиксации установочного кольца происходит следующим образом.
При опускании цифровой клавиши ролик установочной скобы вначале нажимает на фиксатор и выводит его выступ из поперечного паза установочного кольца. Кольцо освобождается. После этого ролик 26 (см. фиг. 28) заходит в криволинейный паз 1а и поворачивает кольцо на соответствующий угол для выдвижения штифтов и сектора. При подъеме освобожденной цифровой клавиши происходит перемещение всего барабана влево. В этот момент шпонка входит между зубьями кольца и фиксирует его, а установочный барабан становится в рабочее положение следующим разрядом.
Особенностью данного транспортного устройства является двукратное перемещение каретки в течение набора одной цифры. При опускании цифровой клавиши каретка перемещается на ’/г шага и при подъеме клавиши каретка снова перемещается на V2 шага, т. е. всего на один разряд.
Установочный барабан перемещается вместе с кареткой, к которой снизу прикреплена храповая гребенка 30 (фиг. 84). Каретка находится под действием тяговой пружины и стремится занять крайнее левое положение, но задерживается транспортцрй собачкой 28.
Собачки 28 и 29 укреплены на рамке 31 и смещены одна относительно другой на половину шага храповой гребенки.
9*
132
Двухпериодные вычислительные машины
При опускании цифровой или табуляционной клавиши рамка 31 поворачивается вокруг оси 27 и расцепляет храповую гребенку 30 с собачкой 28. Освобожденная каретка под действием пружины переместится на ’/? шага до встречи зуба храповой гребенки с собачкой 29. Во время
подъема клавиши рамка возвратится в исходное положение и выведет из зацепления собачку 29. Каретка опять переместится на ’/z шага, пока собачка 28 не захватит зуб храповой гребенки.
При гашении набора барабан перемещается в обратном направлении, слева направо, от моторного привода. Па фиг. 85 показан принцип гашения установочных колец барабана. Когда установочный барабан перемещается слева направо, кольцо 1 сходит со шпонки 25 и подходит одним из выступов 1а или 16 выреза к скосу 32а или 326 гасительной планки 32, который и возвращает кольцо / в исходное положение.
Машины ВК
133
Движение установочного барабана слева направо сочетается со встречным движением гасительной планки справа налево под действием нажима молоточка 33 на отгиб планки 32в. Схема приведения молоточка в действие показана ниже на фиг. 87.
Счетчики машины состоят из цифровых колес 8 (см. фиг. 28), фиксирующих собачек 34, десятичных рычагов 35 с выступами 35а и барабанов для передачи десятков 7. Счетчик результатов имеет еще промежуточные колеса 6, а счетчик оборотов —- толкатель.
Когда машину пускают на рабочий ход, установочный барабан выдвинутыми штифтами и зубьями входит в зацепление и вращает промежуточен и цифровые колеса счетчика результатов. Поглощение сил инерции и точная фиксация колес на цифрах достигаются фиксирующими собачками 34. Одновременно с переносом исходного числа в счетчик результатов в счетчике оборотов происходит подсчет количества оборотов барабана.
Фиг. 86. Схема гашения счетчика.
На фиг. 86 изображена схема гашения счетчиков. При нажиме на гасительный рычаг 23 счетчика результатов движение передается через сектор 36, зубчатое колесо 39 на вал 51 счетчика результатов. Вал имеет штифт 38, который при повороте вала скользит по кулачку муфты 37 и заставляет вал совершать продольное перемещение. Кроме штифта 38, на валу имеются гасительные штифты 40, которые помещаются в полой части цифрового колеса счетчика и могут свободно вращаться, а во время продольного перемещения вала входят в зацепление с внутренними зубчиками цифровых колес и поворачивают их до тех пор, пока штифт 38 вала не придет в исходное положение, что соответствует нулевому положению цифрового колеса.
Аналогичным способом производится гашение цифровых колес счетчика оборотов, но только через следующую кинематическую цепь: рычаг 22, детали 53, 52, 42, 43, 44 и 45, гасительный сектор 46, шестеренку 47, вал 50 счетчика оборотов, штифт 48, который скользит по кулачку муфты и перемещает вал вдоль оси, а штифтами 49 захватывает и поворачивает цифровые колеса счетчика оборотов. Пружины 54 и 41 возвращают механизм гашения в исходное положение.
Привод машины (фиг. 87). Машины ВК-2 и ВК-3 приводятся в действие от электромотора. Во время работы машины электромотор вращает установочный барабан II, ось 55 толкателя счетчика оборотов, барабаны передачи десятков V и VI, приводит в действие ось 56 главного кулачка гашения установочного барабана и звенья кинематических цепей автоматического управления машиной.
134
Двухпериодные вычислительные машины
Фиг. 87. Устройство привода машины ВК.
Машины ВК
135
Электромотор через вал 57 вращает шестеренки 58 и 59. Текстолитовая шестеренка 59 свободно посажена на валу 60 и прижимается пружиной 61 к фрикционному диску, жестко закрепленному на валу 60. Фрикционное устройство предохраняет мотор и механизмы машины от повреждения при неисправностях машины. Далее через вал 60, шестеренку 67 вращение передается на большую шестеренку 68, а затем может идти в одном из двух направлений: непосредственно на правую шестерню 71 реверса или через шестерни 64 и 63 на левую шестерню 65 реверса. Шестеренки 68 и 64 закреплены на одном валу, а шестерни реверса 71 и 65 посажены на другой вал, но не закреплены на нем, а приводятся в действие колодочкой сцепления 66. Далее вращение передается через шестерни 92, 93, 73, 74 и 75 на вал установочного барабана II. Направление вращательного движения зависит от того, какая из шестеренок 71 или 65 реверса является активной и какая пассивной. На ось 55 толкателя счетчика оборотов движение передается через шестерни 74 и 88 или через шестерни 74, 75, 85 и 86. В первом случае муфта-колесо 76 соединяется с шестерней 88 (при сложении и умножении), а во втором случае— с шестеренкой 86 (при делении). Переключение муфты осуществляется перемещением колеса 76 вдоль оси 55. Шестеренки 88 и 86 на оси 55 посажены свободно, а колесо 76 — на шпонке.
Вращение десятичных барабанов V и VI осуществляется шестернями 76 и 88, а далее через шестеренки 90, 89, 91 и 87.
На ось 56 главного кулачка гашения установочного барабана движение передается через шестерню 69, ось однозубого храповика 70, приводную шестерню 72, шестерню главного кулачка 77, ось 56, главный кулачок 83, ролик рычага 82, тягу 81, гасительный рычаг 79, кулачок гашения 80, молоточек 33 и отгиб 32в гасительной планки и далее см. фиг. 85.
Рассмотрим основные кинематические цепи управления машиной. На фиг. 88 изображена схема управления машиной при сложении и вычитании. При пуске машины от любой клавиши должен быть включен мотор и произведено соответствующее переключение главного реверса машины. Когда клавиша опускается, клавишный рычаг 96, поворачиваясь вокруг оси 98, опускает рычаг 97, который освобождает солдатик 103 (при сложении освобождается правый солдатик, а при вычитании — левый). Освободившийся солдатик поднимается пружиной до упора выступом 103а в обойму 104, а его верхний конец входит в вырез качалки 105- Одновременно с этим правое плечо 99 рычага 97 поворачивает скобу 101, чем и замыкает контакт 102 в моторной цепи. Вращение шестеренок привода приведет к повороту качалки 105, которая захватит солдатик 103, а через него и обойму 104 и повернет их влево, где они удерживаются защелкой 106. При этом штифт 108 обоймы освободит кулачковые собачки установочного барабана, которыми он фиксируется в исходном положении; деталь, соединенная с обоймой, переместит влево поводок колодки 66 и включит левую шестерню реверса.
В середине оборота установочный барабан через пазовый кулачок 109, ролик ПО и рычаг 111 опускает солдатик и приводит механизм в исходное положение.
Выключение машины и приведение обоймы в исходное положение происходят в конце оборота установочного барабана через рычаги 112 и 113 (фиг. 89) и рычаг 107 (см. фиг. 88), защелку 106, поводок колодочки, которая и выключает шестерню реверса. Вначале остановится установочный барабан, а затем разомкнутся контакты моторной цепи, так как кулачковые собачки, зафиксировав в исходном положении установочный барабан опустятся и позволят скобе 101 освободить контакты 102.
136
Двухпериодные вычислительные машины
Разберем принцип автоматического деления в машинах ВК-2 и ВК-3 и действие механизма автоматического деления.
Для автоматического деления во всех автоматических вычислительных машинах вначале набирают делимое и переносят его в счетчик результатов. Затем набирают делитель, перемещают установочный барабан в крайнее левое положение и пускают машину от клавиши деления.
Машина ВК-2 выполняет деление методом последовательного вычитания делителя из делимого с корректировкой перебора до сдвига раз-
рядов счетчика путем прибавления к остатку делителя (см. выше раздел 4. 6. 3).
На фиг. 89 изображена схема механизмов управления делением, т. е. направлением вращения установочного барабана и счетчика оборотов, а также перемещением установочного барабана из разряда в разряд.
Реверс счетчика оборотов при делении осуществляется через следующую кинематическую цепь.
Если главный рычаг управления 21 (фиг. 89) переводить вправо (на деление), то плечо 21а через скос паза 137а повернет угловой рычаг 137, а рычаг 140 переместит ось толкателя счетчика оборотов влево, чем и включит реверсивную муфту 76 (см. фиг. 87) так, что счетчик оборотов будет работать на сложение при вращении установочного барабана на вычитание и, наоборот, на вычитание при вращении установочного барабана на сложение.
Одновременно с этим главный рычаг через рычаг 137 (фиг. 89) заводит планку 136 под скобу 134, чем подготовляет передачу импульса от десяточника высшего разряда счетчика результатов импульсному рычагу
Машины ВК
137
113, а также перемещает планку 84 вправо и освобождает блокирующую собачку 125 от рычага 151. Однако собачка продолжает удерживаться выступами 1176 и 150а рычагов 117 и 150. Исходное положение других деталей следующее: собачка 118, шарнирно укрепленная на рычаге 150, удерживается выступом 128а рычага 128, который, в свою очередь, находится в нижнем положении в результате нажатия рычага 113. Обойма
104 солдатиков и рычаги 129 и 116 находятся в среднем положении, а рычаги включения 114 и 115 — в нейтральном положении, т. е. их концы находятся против средней углубленной части выреза 116а.
После набора делителя рамка управления 132 удерживается рычагом 132а, упирающимся в лапку кронштейна 131 блокировочной оси.
При пуске машины от клавиши деления срабатывают механизм автоматического перемещения установочного барабана и механизм управления привода.
Перемещение установочного барабана вызывается тем. что лапка 131 кронштейна освобождает отросток 132а рамки управления 132, рамка под действием пружины 145 передвинется в левое положение, а рычаг 133 повернется и левым выступом выреза 133а станет против рычага 141. В результате этого механизм перемещения установочного барабана займет исходное положение. Одновременно отросток 1326 рамы управления 132 передвигает рычаг 117, который выступом 117а освобождает рычаг 129, связанный с механизмом реверса установочного барабана, а выступ 1176 сходит с пути собачки 125.
138
Двухпериодные вычислительные машины
При нажиме на клавишу деления поднимается левый солдатик 103, и машина начинает выполнять последовательное вычитание. В то же время •она должна выполнить еще одну подготовительную операцию. Скоба-качалка 105 при поднятом левом солдатике отклонит обойму 104 вправо, которая, в свою очередь, штифтом 108 отведет рычаг 129, а через него повернет рычаг 116 на штифте 116г, причем выступ рычага 115 встанет против уступа в вырезе рычага 116. Так механизм управления реверсом будет подготовлен к переводу с вычитания на сложение.
Процесс вычитания в счетчике результатов будет происходить после пуска машины на деление до тех пор, пока цифровое колесо тринадцатого разряда не пройдет через нулевое положение. При переходе цифрового колеса через нуль срабатывает рычаг 135 десяточника, далее импульс передается через планку 136, скобу 134, импульсный рычаг 113 на защелку 106, которая освобождает обойму 104 механизма реверса из положения вычитания. Теперь обойма займет среднее положение, механизм реверса выключается и вращение установочного барабана прекращается;
При последовательном вычитании машина делает один лишний ход перед тем как остановиться, установочный барабан делает один лишний оборот, производя вычитание делителя из остатка, меньшего абсолютной величины делителя, и, не делая корректирующего оборота, сразу переходит в следующий разряд счетчика результатов. Для этого установочный барабан перемещается вправо на один разряд.
Импульсный рычаг 113, поворачиваясь, освобождает рычаг 128. Последний, в свою очередь, освобождает собачку 118, которая поворачивается до упора в штифт 150, а ее выступ 118а приходит в плоскость движения качающегося рычага 127. Для привода рычага 127 в колебательное движение в верхнем плече его имеется кулиса с кулачком, кинематически связанным с установочным барабаном. Рычаг 127 повернет рычаг 150 на оси 149. Левое плечо этого рычага через ось 144 заставит рычаг 133 совершить продольное перемещение и выступом в прорези 133а нажать на рычаг 141 и повернуть его на оси 142. Второе плечо рычага 141 опустит рычаг 143, который с помощью толкателя 146 и зубчатой рейки 147 переместит установочный барабан вправо на один разряд.
В данном разряде установочный барабан должен вращаться в положительном направлении (см. 4. 6. 3.). Во время перемещения установочного барабана рычаг 150 штифтом 18а, укрепленным на стойке 18, опустит левое плечо рычага 128, выступ 128а которого защелкивает собачку 118 и возвращает ее в исходное положение при обратном движении рычага 150. Одновременно с этим освобождается собачка 125, которая •становится в плоскости качания рычага 127. Далее кинематическая цепь через собачку 125 и рычаг 116 доходит до рычага включения на сложение 115. Машина приступает к выполнению последовательного сложения. Обойма 104 из среднего положения переместится влево, штифт 108 воздействует на рычаг 129, который, в свою очередь, установит рычаг 116 в положение, когда при командном импульсе скобы 134 машина включится на действие вычитания, и рабочий процесс вычисления будет повторяться до тех пор, пока установочный барабан не займет крайнее правое положение.
Окончательное выключение механизма всегда происходит после положительных ходов машины. При этом обойма 104 переместится влево, а выступ рычага 129 отведет рычаг 117. В крайнем правом положении установочного барабана гребенка переместит рамку управления 132 вправо. Рычаг 117, ничем не удерживаемый, также переместится вправо
Машины ВК
139
и своим выступом 1176 заблокирует собачку 125. Включение левого солдатика не произойдет, а механизм реверса не включится. Рычаг 132а
рамки управления ставит рычаги 133 и 141 в нейтральное положение.
Л1ашина сделает последний корректирующий ход на сложение и остановится. Хотя скоба 134 повернется, но механизмы транспорта и управления
реверса не сработают, мотор выключится.
Машина ВК-3 является дальнейшим развитием счетных машин, действующих по принципу колес Однера. Главная особенность машины ВК-3 состоит в наличии специального поискового механизма, с помощью которого осуществляется автоматическое умножение. Поисковый механизм контролирует число и направление оборотов установочного барабана в каждом разряде множителя.
Основную часть поискового механизма составляет поисковый барабан, напоминающий установочный барабан машины ВК-2. Он со-
Фиг. 90. Кулачок барабана.
стоит из поисковых кулачков, посаженных на
вал. На фиг. 90 изображен поисковый кула-
чок 152. Впадины 152а и 1526 служат для поворота кулачка при установке цифры множителя, в них входят ролики установочных рычагов. Кулачок имеет девять мелких зубьев 152д и один круп-
ный 152е, соответствующие цифрам от 0 до 9, девять прорезов мелких 152в и один глубокий 152г для фиксации кулачка, два дуговых проре
Фиг. 91. Барабан установки множителя.
за — прорез 152з определяет пределы поворота кулачка и прорез 152ж — для планки гашения.
Умножение машина ВК-3 выполняет сокращенным способом, т. е. при умножении на цифры 1, 2, 3, 4 и 5 машина делает положительные обороты, при умножении на цифры 6, 7, 8 и 9 машина умножает на десять, а в данном разряде делает отрицательные обороты. Если в разряде множителя цифра нуль, то машина осуществляет транспорт каретки.
140
Двухпериодные вычислительные машины
На фиг. 91 изображен механизм кулачкового барабана. Установка числа на барабане множителя производится при помощи клавиатуры и двух скоб одновременно с установкой числа на основном барабане машины. Ролик 154 скобы входит во впадину 152а кулачка и поворачивает
Фиг. 92. Цепи управления механизмом множителя.
кулачок на соответствующий угол и одновременно нажимает на конец защелки 158, выводя ее из зацепления с кулачком. Данный разряд кулачка расположен против выреза 157 фиксирующей планки 159. Поисковые кулачки 152 посажены на ось 160. В вырезах кулачков про-
Фиг. 93. Механизм гашения барабана множителя.
ходит планка гашения 155, которая приводится в действие через поводок 156.
На фиг. 92 изображен механизм управления множителем. После установки числа на барабане множителя производятся фиксация барабана и отключение от механизма транспорта. Это происходит от действия
Вычислительный автомат «САР»
141
нажатой клавиши множителя или клавиши итогов. Рычаг 162, поворачиваясь вокруг оси 161, освобождает рычаг 153 и позволяет переместиться барабану на половину шага. В результате рычаги ввода множителя теперь будут находиться между кулачками. Барабан множителя в этом случае заблокирован и отключен от механизма перемещения установочного барабана.
На фиг. 93 изображен механизм гашения барабана множителя. Для установки множимого необходимо отключить установочный барабан от барабана множителя и погасить его. Это достигается клавишей множителя. При опускании клавиши множителя включается механизм гашения установочного барабана. Кулачок 163 через ролик 171, рычаги 170 и тягу 169 поворачивает гасительный рычаг 166, который в данном случае проходит мимо выступа 165 тяги, т. е. не производит движения штифта 167 и рычага 168, а следовательно, и гашения барабана множителя. Установочный барабан погасится обычным способом.
6.3.	ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ АВТОМАТ «САР»
Машина представляет собой полный вычислительный автомат, выполняющий автоматически операции умножения и деления. Наличие полной клавиатуры, моторного привода и соответствующих клавиш управления делает целесообразным выполнение также операций сложения и вычитания, но с меньшей производительностью, чем на однопериодных суммирующих машинах, что обусловливается двухпериодным действием автомата. В конструкции машины предусмотрен механизм переноса чисел из счетчика результатов в механизм установки чисел полной клавиатуры, что позволяет производить многократное умножение с различными сомножителями без набора вычисленного произведения на клавиатуре. При вычислении разности произведений имеется возможность производить отрицательное умножение.
Машина (фиг. 94) имеет два устройства ввода чисел: девятиразрядное полноклавишное I для набора чисел вводимых в счетчик результатов (слагаемые, вычитаемые, множители, делимые и делители) и десятиклавишное II для ввода в машину множителя (до восьми знаков). Обе клавиатуры снабжены индикаторами VI и VII, на цифровых колесах которых отображаются показания набранных чисел.
Счетное устройство состоит из 17-разрядного счетчика результатов III и восьмиразрядного счетчика оборотов IV, смонтированных в подвижной каретке. Оба счетчика снабжены механизмами автоматического гашения. Счетчики и полная клавиатура снабжены линейками с подвижными указателями 237, 238, 239 для отделения запятых и знаков.
Управление работой машины осуществляется от клавиш и рычагов, расположенных на верхней лицевой стороне машины. Клавиши вычитания 105, сложения 114 и деления 115 соответственно обозначены «—», «+» и над ними расположены две клавиши со стрелками ««- » 117 и «->» 133, предназначенные для поразрядного перемещения каретки счетного устройства в направлениях, указанных стрелками. Несколько выше расположены клавиши гашения полной клавиатуры со знаком «III» 134, счетчика результатов «II» 135 и счетчика оборотов «/» 137. Над ней расположена клавиша 139 «Ru» переноса числа из счетчика результатов в механизм установки чисел полной клавиатуры. Клавиша 138 со знаком «Div. stop» предназначена для прекращения автоматического деления, средняя 235 со знаком «R» — клавиша повторения. В опущенном положении этой клавиши полная клавиатура во время рабочих ходов остается запертой, чем пользуются при умножении и делении
142
Двухпериодные вычислительные машины
чисел. При нормальном, не опущенном положении клавиши «R» числа, установленная на полной клавиатуре, после каждого рабочего хода автоматически гасится, что применяется при сложении и вычитании чисел. Верхняя клавиша 236 этого ряда предназначена для восстановления в исходное положение клавиши 235.
При установке в нижнее положение двух рычагов (рис. 100) со знаком «I» 15 и «II» 16 включается автоматическое гашение обоих счетчиков, во время нажатия на клавишу умножения, а также ввода делимого. Верхний рычаг 246 предназначен для переключения счетчика оборотов со сложения на вычитание. Три клавиши, расположенные около десятиклавиш-
Фнг. 94. Общий вид машины ,САР“.
ного устройства ввода, управляют: клавиша 243 со знаком «X»—положительным автоматическим умножением, клавиша 244 «X» — отрицательным автоматическим умножением, клавиша 245 «Div. vor» подготовки деления включает гашение обоих счетчиков и транспорт каретки счетного механизма, а также автоматическую передачу делимого из полной клавиатуры в счетчик результатов, без фиксации единицы в счетчике оборотов. Рычагом 241 производится гашение множителя, введенного в машину посредством десятиклавишного устройства ввода. Рычагом 242 включается автоматический возврат в исходное положение каретки счетного устройства после умножения. Установкой табуляторного рычага 17 на заданную цифру шкалы определяется автоматическое перемещение каретки счетного устройства на количество разрядов соответственно цифре шкалы, против которой установлен рычаг. Установку цифр делимого в счетчике результатов можно производить также поворотом головок 240 каждого отдельного разряда. Таким приемом обычно пользуются при установке делимого, количество знаков которого превышает емкость полной клавиатуры.
Привод осуществляется от электродвигателя мощностью 28 вт, встроенного в машину.
Вычислительный автомат «САР»
143
Габариты машины 452X342X245 мм, вес 22 кг.
Механизмы машины. Установка чисел осуществляется путем ручного набора цифр на клавиатурах устройства ввода. Все другие устройства машины приводятся в движение от моторного привода при нажатии соответствующих клавишей управления. Устройство переноса чисел действует по принципу ступенчатых валиков и связано со счетчиками через систему зубчатых передач. Машина имеет постоянный, нормальный цикл, счетчик результатов параллельного действия, счетчик оборотов последовательного действия. Оба счетчика имеют последовательную передачу десятков с принудительным приводом. Устройство автоматического управления
умножением построено на применении метода последовательного сложения множимого. Деление производится методом последовательного вычитания делителя из делимого с корректировкой перебора до сдвига разрядов. Обратный перенос вычисленных результатов из счетчика производится в механизм установки чисел полной клавиатуры и используется в качестве множимого.
К основным устройствам машины относятся: устройства ввода, привод, устройства переноса, счетное, устройства автоматического управления умножением, делением и устройства обратного переноса.
6.3. 1. Устройства ввода. Машина имеет два устройства ввода: 1) полноклавишное — / для установки слагаемого, вычитаемого, множимого, делимого и делителя; 2) десятиклавишное — II для установки множителя. Оба устройства — двухпериодного действия.
Полноклавишное устройство ввода. Это устройство состоит из девяти разрядов полной клавиатуры и смонтировано сверху на лицевой стороне машины. Для каждого разряда имеется десять клавишей, из которых девять цифровых от 1 до 9 и одна клавиша для гашения установки цифры в разряде. Каждый разряд выполнен в виде отдельной самостоятельной секции, в которой вместе с цифровыми клавишами смонтирован механизм установки чисел и индикатор.
Установка и фиксация цифры в разряде производятся нажатием на соответствующую цифровую клавишу (фиг. 95). Нажатая клавиша 1,
144	Двухпериодные вычислительные машины
упираясь штифтом 1а клавишного стержня в рычаг 3, поворачивает последний на оси За. Противоположный конец рычага упирается в плечо 4а скользящей планки и перемещает ее на заданный шаг.
На правом конце скользящей планки укреплена зубчатая рейка 46 и имеется плечо 4в. Перемещение планки вызывает поворот цифрового колеса 5 индикатора (с шестерней которого сцеплена рейка 46) и перемещение установочной шестерни 63 механизма переноса на заданную цифровую позицию. Скользящая планка 4 имеет девять плечиков 4а для девяти цифр. Плечико 4а для цифры 1 расположено на расстоянии восьми шагов, для цифры 9 плечико расположено около конца рычага. Поэтому при нажатии на различные цифровые клавиши рычаги 3 перемещают скользящую планку на количество шагов, соответствующее вводимой в разряд цифре. Своим плечом 4в скользящая планка перемещает на квадратном валу механизма переноса установочную шестерню 63, располагая ее относительно ступенчатого валика 60 (см. фиг. 30) механизма переноса в заданное положение (первый период). Этим осуществляется подготовка к переносу цифры из разряда в счетчик результатов во время работы машины (второй период), когда ступенчатый валик повернет установочную шестерню 63 на количество зубцов соответственно установленной в разряде цифре. Нажатая цифровая клавиша фиксируется в опущенном положении планкой 7, которая под действием пружины входит в паз клавишного стержня. Освобождение нажатой клавиши и гашение установленной в разряде цифры производится либо автоматически после переноса цифры, когда фиксирующая планка 7 через систему передач отодвигается назад, либо вручную, при корректировке набора, нажатием на клавишу 2 нуля. При этом скользящая планка под действием усилия пружины 9 возвращается вместе с цифровым колесом 5 индикатора и установочной шестерней 63 в исходное положение. В разряде имеется блокирующий механизм, обеспечивающий возможность одновременной фиксации только одной цифровой клавиши.
Десятиклавишное устройство ввода предназначено для набора и установки числа в фиксаторе множителя. Оно состоит из следующих основных механизмов: клавиатуры с промежуточными рычагами, подвижной штифтовой одноразрядной наборной каретки с шаговым механизмом, фиксатора множителя с индикатором, запорными собачками, шариковых и рычажных блокирующих механизмов.
Ввод числа осуществляется последовательным нажатием на цифровые клавиши, начиная с высшего знака множителя. При нажатии на клавишу подвижная каретка передает цифру в первый разряд фиксатора множителя и затем перемещается на следующий его разряд. Таким образом, число нажатий на цифровые клавиши равно количеству знаков множителя. Блокирующие механизмы автоматически запирают исполнительные клавиши управления набора, чем предотвращают возможность случайного пуска машины в то время, когда нажата цифровая клавиша. Шариковое блокирующее устройство при нажатии на одну цифровую клавишу блокирует все остальное (фиг. 96).
При нажатии на цифровую клавишу II через стержень 120 клавишный рычаг 121 поворачивается вокруг оси; плечо 121а этого рычага, упираясь в соответствующий вводимой цифре штифт 122 наборной каретки, выдвигает его в верхнее положение. При передвижении вверх штифт 122 своим плечом 122а упирается в планку 124, поднимает ее и этим через два коленчатых рычага 125а и 1256 перемещает влево ползун 125, который, в свою очередь, отжимает собачку 126 разряда. Собачка 126, выходя из зацепления с рейкой 127 данного разряда фиксатора множителя, освобождает ее, и последняя под действием усилия пружины
Вычислительный автомат «САР»
145
127а
Фиг. 96, Десятиклавишное устройство ввода.
]0 Зак. 1458
1.46
Двухпериодные вычислительные машины
128 перемещается влево до упора ее плеча 127а в выдвинутый штифт 122, устанавливая этим в разряде вводимую цифру, которая будет видна на цифровом колесе индикатора. Перёмещение влево ползуна 125 передается также на толкатель 129, который производит переключение запорных собачек 130 и 131 шагового механизма. Тормозная собачка 130 входит в зацепление с зубом гребенки 132, чем производится смещение каретки на клавишу шага в следующий разряд. При освобождении нажатой цифровой клавиши коромысло 121 поворачивается, выдвинутый штифт опускается и его плечико 122а отходит от планки 123. В результате этого ползун 125 под действием пружины 170 перемещается вправо, освобождает собачку 126, которая, поворачиваясь, входит в зацепление с рейкой 127 и удерживает ее в фиксированном положении; собачки 130 и 131, возвращаясь в исходное положение, переходят на следующий зуб гребенки, и каретка, поворачиваясь на оси 133, перемещается еще на половину шага, переходит влево, устанавливаясь в следующем разряде фиксатора множителя. Вместе с кареткой перемещается заслонка индикатора, открывая этим для обозрения цифровое колесо первого разряда индикатора. При установке набираемых на клавиатуре цифр в других разрядах фиксатора множителя работа этих механизмов производится в том же порядке.
6. 3. 2. Привод машины. Передача движения ко всем основным устройствам и исполнительным механизмам машины осуществляется о г электродвигателя через сложную систему зубчатых передач, передающих вращение от мотора на валы привода машины, связанные с этими механизмами (см. фиг. 97).
В задней части корпуса машины на отдельной плите смонтирован электромотор, на валу которого насажен двухзаходный червяк 21, находящийся в зацеплении с червячной шестерней 22. Эта шестерня жестко связана со сцепной муфтой 23, имеющей два зуба зацепления, и свободно насажена на приводной вал 24. Ниже червячной шестерни на валу 24 закреплен диск 24а с установленной на нем сцепной собачкой 246. При нажатии на исполнительные клавиши управления производится замыкание контакта, включение мотора и освобождение собачки 246, которая, входя в зацепление с муфтой 23, включает приводной вал 24 в работу.
От приводного вала 24 движение передается по нескольким ветвям.
1.	К валу привода устройства переноса 25 и через него к валу 26 транспорта каретки счетного устройства. Через коническую передачу 27, вал 28 и шестерню 29 вращение передается на парную шестерню 30, свободно насаженную на валу 25 устройства переноса. Через одну из этих шестерен 30 движение передается на вал 30а и через дифференциал на вал 26 транспорта каретки или на вал 25 привода устройства переноса. Дифференциал имеет две дисковые муфты 31 и 32, каждая из них может фиксироваться неподвижно. Если неподвижно закрепить муфту 31, то дифференциал будет вращать муфту 32 и жестко соединенную с ней шестерню 32а. В этом случае вращение передается на устройства переноса. Если задержать вращение муфты 32, то вращение передается на вал 26 транспорта каретки. В первом случае шестерня 32а, будучи сцепленной с шестерней 34, передает вращение на вал привода устройства переноса, который, в свою очередь, через конические передачи 35 вращает ступенчатые валики. Во втором случае вращение вала 26 через шарнир Гука 36 и вал 37 передается на коническую шестерню 38 и через нее на две конические шестерни 39 и 40, сидящие свободно на валу 41. Между шестернями 39 и 40 расположена сцепная муфта 42 реверса, которая укреплена на квадрате вала 41. При сцеплении муфты 42 с шестерней 39 вал 41
Вычислительный автомат «САР»
147
10*
148
Двухпериодные вычислительные машины
вращается в направлении перемещения каретки счетного устройства в левую сторону. При сцеплении муфты 42 с шестерней 40 вал 41 вращается в обратную сторону и каретка перемещается вправо. Передача движения на каретку счетного устройства совершается через транспортную шайбу 43, укрепленную на вертикальном валу 44, и через пару конических шестерен 45, одна из которых соединена с валом 41. От вала 41 через шестерни 46 вращение передается также на вал 47 и кулачок 48, который осуществляет поразрядный транспорт каретки механизма множителя.
2.	К валу гашения счетчиков движение от приводного вала 24 передается через конические передачи 50, на вал 51 и дальше через сцепную муфту 52 на шестерню 53, свободно сидящую на валу 51. На шестерне 53 укреплена собачка муфты, которая может войти в зацепление с муфтой при нажатии на клавишу «I» (/57) гашения счетчика оборотов. Вторая такая же муфта включается в работу при нажатии на клавишу «II» 135 гашения счетчика результатов; через включенную муфту и ее шестерню вращение передается на шестерню 54, которая делает 0,5 оборота и своими роликами 55 захватывает гребенку и этим гасит счетчик результатов.
3.	К механизму привода обратного переноса через шестерню 56 вращение передается на шестерню 59, на которой укреплены кулачки включения механизма обратного переноса числа из счетчика результатов в механизм установки чисел полной клавиатуры.
6.3.3. Устройство переноса. Устройство переноса предназначено для передачи числа, установленного в механизме установки чисел устройства ввода, в счетчик результатов. Оно также участвует в передаче десятков в счетчике результатов и счетчике оборотов, осуществляя принудительный привод этих механизмов.
Устройство переноса машины состоит из двух механизмов: 1) механизма переноса чисел и привода передачи десятков в счетчик результатов, 2) механизма переноса единицы и привода передачи десятков в счетчик оборотов. Оба механизма объединены в единую систему и имеют общий привод от вала 25.
Механизм переноса чисел в счетчик результатов состоит из пяти ступенчатых валиков 60 (фиг. 97), укрепленных на валах 61, и системы зубчатых передач, установленной на квадратном валу 62, в которую входит установочная шестерня 63 и двойная (парная) коническая зубчатка 64а и 646 (см. рис. 99). Каждый ступенчатый валик 60, за исключением первого, обслуживает две установочные шестерни 63 и соответственно приводит в движение два квадратных вала 62. Первый зубчатый валик обслуживает только одну шестерню 63. Следовательно, пять валиков обслуживают девять шестерен 63, т. е. девять разрядов полной клавиатуры. Механизм привода передачи десятков счетчика результатов состоит из зубцов 164а. представляющих одно целое с тормозными секторами 164, укрепленными также на валу 61. В машине имеется шесть тормозных секторов 164, на каждом из них расположено по два зубца 164а, обслуживающих два разряда. Помимо зубцов, на тормозных секторах имеется по одному кулачку 1646 для возврата десяточников. На квадратном валу 62 для передачи десятков установлены шестерни 65, которые в исходном положении расположены в стороне от зубцов 164а и не сцепляются с ними. Однако при передаче десятков они передвигаются по квадратной оси и располагаются на пути вращения зубцов 164а, воспринимая этим один импульс для передачи десятков. На квадратном валу 62 неподвижно закреплена блокирующая звездочка 66, назначение которой — производить четкую остановку вращения вала после окончания переноса цифры в разряд. Следует отметить, что ступенчатый валик входит в зацепление с шестерней 63 в переносной части цикла разряда, а тормозной сектор бло
Вычислительный автомат «САР»
149
кирует вращение звездочек 66 в восстановительной части цикла. На квадратном валу укреплена также фиксирующая зубчатка 67, назначение которой — фиксировать квадратный вал 62 после окончания его враще-
Циклогранма переноса числа и передачи десятков в счетчике результатов и счетчике оборотов
ния. Ступенчатые валики 60 отдельных разрядов смещены один относительно другого, чем достигается равномерная нагрузка при передаче цифр числа в разряды счетного механизма. Тормозные секторы 164 также смещены, но их зубцы 164а расположены в последовательном порядке, как указано на цикловой диаграмме (фиг. 98), чем обеспечивается последовательная передача десятков в счетчике результатов. Для освобожде
150
Двухпериодные вычислительные машины
ния звездочек 66 во время передачи десятков в тормозных секторах разрядов предусмотрены пазы 164в.
Механизм передачи единицы и привод .передачи десятков в счетчик оборотов состоит тоже из системы валов и передач, привод которых осуществляется от сдвоенной шестерни 68 (фиг, 99), установленной на удлиненном конце первого вала 61. От шестерни 68 на вал 69 движение пе-
Фиг. 99 Счетное устройство.
редается либо через шестерню 70 (при сложении), либо через пару промежуточных шестерен 71 и шестерню 72 (при вычитании). Шестерни 70 и 72 могут включаться в сцепление с валом 69 посредством муфты 73, насаженной на скользящей шпонке вала 69. От вала 69 через коническую передачу 75 вращение передается на горизонтальный вал 76 и дальше через конические передачи 77 на семь валиков 78. На каждом валике 78 укреплено по одному кулачку 79 принудительного привода механизма передачи десятков счетчика оборотов. Кулачки 79 отдельных разрядов смещены относительно друг друга на одну позицию; поскольку привод вращается в обе стороны, то предусмотрено два ряда кулачков.
Передача единицы в первый разряд счетчика оборотов производится посредством одного из двух зубцов 73а или 736 соответствующей установкой муфты 73.
Вычислительный автомат «САР»
151
6. 3. 4. Счетное устройство. Счетное устройство машины состоит из счетчика результатов параллельного действия и счетчика оборотов последовательного действия, смонтированных в подвижной каретке. Через привод машины каретка счетного устройства может поразрядно смещаться относительно устройства переноса. Оба счетчика конструктивно выполнены так, что в подвижной каретке расположены их механизмы фиксации чисел и механизмы гашения. Детали механизмов передачи десятков обоих счетчиков частично расположены в каретке и частично в основном корпусе машины, которые и входят как составляющие детали устройства переноса (фиг. 99).
В счетчике результатов к механизму фиксации чисел каждого разряда относятся цифровые колеса 80, укрепленные вместе с фиксирующей зубчаткой и конической шестерней 82 на одном общем валике, а также коническая зубчатая передача 83, сцепленная с одной стороны с шестерней 82, а с другой — сцепляемая с шестерней 64а при сложении или 646 при вычитании. В исходном положении зубчатка 64а, 646 находится в среднем положении и с шестерней 83 расцеплена.
К механизму передачи десятков относятся десятичный зуб 83а, расположенный на втулке конической передачи 83, и подвижный рычаг 84, подвешенный на оси 84а. Все перечисленные детали расположены в подвижной каретке. К механизму передачи десятков также относятся следующие детали, установленные в разрядах механизма переноса: шестерня 65, фиксирующая защелка 85 и десяточник 86, имеющий два плечика, одно из которых входит в муфту шестерни 65, а другое в паз фиксирующей защелки. При переходе цифрового колеса с 9 на 0 или с 0 на 9, во время вычислительной работы машину, десятичный зуб 83а отжимает рычаг 84 и этим перемещает десяточник и вместе с ним шестерню 65 в подготовленное к передаче десятков положение; защелка 85 фиксирует в этом положении обе детали. Во время восстановительной части цикла зубец 164а тормозного сектора, входя в зацепление с шестерней 65, поворачивает ее на один зуб, передавая этим десяток в вышестоящий разряд. При дальнейшем вращении тормозного сектора он своим кулачком 1646 возвращает десяточник 86 и шестерню 65 в исходное положение, которое также фиксируется защелкой 85.
В счетчике оборотов каждого разряда к механизму фиксации чисел относятся цифровые колеса 88, укрепленные вместе с шестернями 89 и 90 на общем валике. К механизму передачи десятков относятся десятичный зуб 90а, рычаг 91, подвешенный на оси 91а, промежуточная шестерня 92 с муфтой, рычаг возврата 93, входящий в паз и фиксируемый защелкой 94. Все перечисленные детали расположены в подвижной каретке счетного устройства. К механизму передачи десятков счетчика оборотов также относятся кулачок 79 принудительного привода, передача десятков и кулачки возврата 79а, относящиеся к устройству переноса и расположенные в основном корпусе машины.
Счетчик оборотов имеет двухпериодную последовательную систему передачи десятков. При переходе разряда с 9 на 0 или с 0 на 9 десятичный кулачок 90а, отжимая рычаг 91, перемещает этим промежуточную шестерню 92, ее муфту 92а и вместе с ней рычаг возврата 93 в заднее положение, которое фиксируется защелкой 94. После перемещения шестерня 92 своими зубцами располагается на пути вращения зубца кулачка 79, и последний, входя в зацепление с шестерней, поворачивает ее на один зуб, передавая или заимствуя этим десяток в вышестоящем, разряде. При дальнейшем вращении валика 78 кулачок 79а возвращает рычаг 93, муфту и шестерню 92 в исходное положение. Поскольку счетчик оборотов имеет последовательную систему передачи десятков с принудительным приво
152
Двухпериодные вычислительные машины
дом, то зубцы кулачков 79 соседних разрядов расположены относительно друг друга со смещением на одну позицию. Ввиду того, что реверс передачи десятков осуществляется механизмом переноса, кулачки 79 имеют по два зуба, один из которых участвует в работе при сложении, другой — при вычитании. Таким образом, в этом механизме мы встречаем случай двух спирально расположенных рядов зубцов привода передачи десятков в счетчике последовательного действия.
Механизмы гашения счетчиков выполнены на принципе шестерен механизмов с неполными зубчатыми рейками (см. 3 2. 1. 2). Возможны следующие случаи гашения счетчиков:
1)	нажатием на клавишу «I»—гашение счетчика оборотов;
2)	нажатием на клавишу «II» — гашение счетчика результатов;
3)	автоматическое гашение обоих счетчиков при соответствующей настройке путем нажатия на клавишу умножения «X», или клавишу подготовки деления, или клавишу обратного переноса.
В первых двух случаях гашение счетчиков производится ручным нажатием на клавиши I и II от привода (см. фиг. 100). При опускании клавиши II плечо 95а рычага 95 поворачивает вертикальный рычаг 96, который передвигает вперед запорную планку, и она, раздвигая шарики блокирующего механизма, блокирует этим опускание других исполнительных клавишей управления. Своим нижним плечом 966 вертикальный рычаг поворачивает рычаг 97 включения привода и этим производит замыкание контакта мотора и освобождение собачки 246, чем производится включение в работу привода машины. Посредством штифта 96в вертикальный рычаг передвигает соединительную муфту и отключает дифференциал. Через тягу 98 и рычаг 99 производится включение муфты гашения счетчика результатов. При вращении муфта через свою шестерню передает вращение на шестерню 100 с роликами 100а, которые входят в зацепление с гребенкой 101 и передвигают ее вправо. Через систему рычагов движение от гребенки 101 передается на рейку гашения 102 и нулевую планку 103. При этом перемещением рейки 102 производится поворот гасительных шестерен разрядов до их установки относительно гребенки в нулевое положение. Для предотвращения проворота шестерен по инерции нулевая планка, передвигаясь, отжимает рычаги 84, которые, располагаясь по пути вращения десятичного зуба 83а, блокируют дальнейший поворот разрядов, задерживая их в нулевом положении (рис. 99).
При нажатии на клавишу I производится аналогичное включение привода и перемещение рычагов, но в этом случае в работу включается муфта счетчика оборотов, которая через другую систему шестерен и роликов перемещает вторую гребенку; последняя через систему рычагов передвигает рейку 104 гашения счетчика оборотов, которая также поворачивает разряды счетчика оборотов в нулевое положение. При этом блокировка разрядов от поворота по инерции производится нулевой планкой счетчика оборотов, которая, располагаясь на пути вращения десятичных кулачков разрядов, фиксирует их в нулевом, т. е. погашенном, положении.
Обе клавиши I и II остаются на протяжении хода гашения в опущенном состоянии и автоматически возвращаются в исходное положение в конце хода. Гасительные рейки и гребенки возвращаются в свое первоначальное положение под действием пружин, располагаясь относительно гасительных шестерен разрядов интервалом без зубцов.
Автоматическое гашение счетчиков при нажатии на одну из указанных клавишей (третий случай гашения) осуществляется после предварительной настройки, которая производится установкой в верхнее положение рычагов 15 и 16 (см. фиг. 94 и 100).
Вычислительный автомат «САР»
15^
6.3. 5. Выполнение арифметических действий. Включение машины в работу производится после установки обрабатываемых исходных числовых величин на клавиатурах ввода и нажатия на соответствующую исполнительную клавишу. При этом механизмы машины автоматически подготовляются к выполнению заданного вида работы.
Фиг. 100. Механизм гашения счет1 иков.
С л о же н и е. После набора слагаемого на полной клавиатуре нажатием на клавишу сложения «+» 114 машина включается на один рабочий ход, во время которого цифры числа из механизма установки чисел переносятся в счетчик результатов. В счетчик оборотов при этом передается единица, чем осуществляется подсчет количества операции сложения.
При нажатии на клавишу «+> (фиг. 101) рычаг 107, опускаясь, поворачивает рычаг 107а, который раздвигает шарики блокирующего механизма и этим блокирует опускание других исполнительных клавишей. Нижняя часть рычага 107 опускает рычаг 97 включения привода, который замыкает контакт мотора и освобождает собачку 246 главной муфты сцепления, чем осуществляется включение машины. Движение от привода передается на вал привода механизма переноса, на ступенчатые валики и кулачок 108. Через систему рычагов 109, ПО, 111 производится включение планки 112, которая под действием кулачка 108 перемещается в заднее положение, сцепляя шестерню 64а с шестерней 83. Такое включение
154
Двухпериодные вычислительные машины
обеспечивает передачу чисел механизмом переноса из устройства ввода в счетчик результатов в положительном направлении, т. е. сложение чисел. Одновременно через другую систему рычагов производится включение муфты 73 во вращение в положительном направлении, и она своим зубцом 73а передает единицу в первый разряд счетчика оборотов. В восстановительной части цикла посредством автогашения гасится число, установленное на полной клавиатуре. Главная сцепная муфта подни-
мает своей дугой рычаг включения привода и производит расцепление собачки 246 с муфтой. Привод останавливается в исходном положении, шестерни 64а расцепляются с шестернями 83 и муфта 73 устанавливается также в среднее положение.
Вычитание. При нажатии на клавишу вычитания «—» (105) производятся аналогичные включение, но в других направлениях. Муфта 73 включается во вращение в отрицательном направлении. Система рычагов 109, ПО, 111 производит переключение планки 112 в положение, когда она под действием кулачка 108 на время переносной части цикла производит включение сцепления шестерни 646 с шестерней 83, т. е. включает счетчик на вычитание чисел, передаваемых механизмом переноса из механизма установки чисел полной клавиатуры.
При вычитании в счетчике оборотов производится также вычитание единиц. Однако переключением рычага 246 в положение «минус» производится перемещение муфты 73 и счетчик оборотов будет производить сложение единиц за каждый ход машины.
Вычислительный автомат «САР»
155
Умножение. Машина может выполнять два вида умножения — положительное, т. е. обычное, умножение и отрицательное, т. е. вычисление отрицательного значения произведения, выраженного дополнением положительного произведения. Последний случай применяется при необходимости получить разность парных произведений. Эти действия выполняются методом последовательного сложения или вычитания (во втором случае) множимого. Умножение начинается всегда с низшего знака множителя. При этом после выполнения действия в счетчике результатов получается произведение, и в счетчик оборотов переносятся показания множителя.
Включение машины в работу после установки обоих сомножителей производится нажатием на клавишу «X» (243) или на клавишу «X» (244) (отрицательное умножение); клавиша остается опущенной до окончания вычислений. В обоих случаях перед началом умножения производится автоматическое гашение счетчиков.
Управление последовательностью ходов и сдвигом разрядов при умножении производится фиксатором множителя. При каждом промежуточном ходе производится перенос множимого из механизма установки чисел полной клавиатуры в счетчик результатов и возврат рейки разряда фиксатора множителя на один зуб (одну позицию). В счетчике оборотов при этом передается единица. После гашения разряда фиксатора множителя, т. е. установки его рейки в нулевое положение, в машине производится: 1) переключение дифференциала привода на транспорт каретки счетного устройства; 2) выключение поддерживающего рычага; 3) перемещение каретки, т. е. сдвиг ее на один разряд; 4) переключение гашения фиксатора множителя на его следующий разряд. После окончания умножения производится автоматическое освобождение нажатой клавиши «X» или «X» и автоматическое гашение множимого на полной клавиатуре. Затем включается транспорт каретки в обратном направлении, и она возвращается в исходное положение (при включенном рычаге 242, см. фиг. 94), после чего привод машины выключается, и выполнение действия на этом заканчивается.
Проследим работу механизма управления автоматическим умножением на схеме фиг. 102. При положительном умножении включение производится нажатием на клавишу «X». Чепез систему рычагов клавиша блокируется в опущенном положении и одновременно блокируется клавиша «X» в верхнем положении, чем исключается возможность ее опускания от случайного нажатия. Через другую систему рычагов производится отключение гашения полной клавиатуры и блокировка клавиатуры множителя. При включенном автргашении путем установки рычагов 15 и 16 (см. фиг. 100) в верхнее положение через третью систему рычагов производится включение автоматического гашения счетчиков. При опускании клавиши «X» (фиг. 102) поворачивается рычаг 155, который своим крючком 155а перемещает планку 149, располагая ее на пути движения углового рычага 148. Через тягу 156 производится включение передачи на вал 47 и отключение гашения полной клавиатуры. Через рычаги 157 и 158 производится переключение реверсивной муфты 42 на транспорт каретки счетного устройства в правую сторону. При повороте рычага 155 рычаг 154 поднимается и в этом положении запирается движком 153. Через тягу 157 поднимается рычаг 158, закрепленный на оси 159. Поворотом оси 159 производится поворот вилки 160, включение сцепления главной муфты и включение мотопривода.
В конце первого (подготовительного) хода, во время которого произошло гашение счетчиков, производится включение муфты 31 сцепления при-
Двухпериодные вычислительные машины
Вычислительный автомат «САР»
157
вода дифференциала, и машина приступает к выполнению промежуточных ходов умножения. В начале первого хода кулачок 108 (см. фиг. 101), так же как при сложении чисел, через посредство планки 112 включает сцепление шестерен 64а с шестернями 108, подготовляя этим перенос множимого из механизма установки чисел в счетчик результатов. Рядом с кулачком 108 укреплена эксцентричная муфта 108а (фиг. 102), на которой расположен шатун 140, соединенный через посредство рычага 141, квадратной оси 142 и скобы 143 с толкателем 144. При каждом промежуточном ходе толкатель 144, поворачиваясь, входит в зацепление с зубом рейки 127 низшего разряда и возвращает ее (гасит) на одну позицию.
После ряда промежуточных ходов, количество которых соответствует установленной в разряде цифре множителя, рейка 127 возвратится в нулевое положение и своим плечом 127а повернет рычаг 145 и этим передаст движение на рычаг 146, тягу 147 и угловой рычаг 148. Рычаг 148, в свою очередь, передвигая планку 149, через скобу 149а переведет переключатель дифференциала на сцепление с муфтой 32, чем и осуществит включение вала транспорта каретки; при этом через другую систему рычагов угольником 1496 произойдет отключение счетчика оборотов. При вращении вала транспорта каретка счетного устройства сдвинется на один разряд вправо, т. е. на один разряд ниже.
Во время промежуточного транспортного хода сдвига каретки производится также перемещение на один разряд влево каретки механизма множителя, передача движения на которую производится по другой цепи. От шестерни 46 вращение передается через муфту на вал 47, имеющий на конце эксцентрик 48а, приводящий в движение рычаг 150. Последний, совершая возвратно-поступательное движение, поворачивает сектор-толкатель 151, который совершает повороте подъемом, входит в зацепление с концом планки 125а и передвигает наборную каретку на последующий разряд рейки 127 фиксатора множителя. Вместе с кареткой перемещается также толкатель 144, подготовляя этим механизм к умножению на следующую цифру множителя. После транспортного хода планка 149 возвращается влево под действием пружины и этим производит переключение дифференциала на промежуточные ходы умножения.
В самом конце умножения, когда наборная каретка фиксатора множителя расположена против высшего разряда рейки механизма множителя при окончании ее гашения, т. е. установке рейки на нуль, производится транспортный ход, каретка возвращается в исходное положение. Ее рычаг 152 перемещает запорный движок 153 и этим освобождает рычаг 154; последний через тягу 157, рычаг 158, ось 159 и вилку 160 отключит сцепление главной муфты и весь мотопривод. Если настройкой машины был предусмотрен автоматический возврат каретки счетного устройства, то выключения не произойдет, так как скоба 162 запрет рычаг 158, поворотом скобы 162 через тяги 163 и 164 и штифт 149с произойдет переключение планки 149 и дифференциал остается включенным на транспорт каретки счетного устройства.
После автоматического освобождения нажатой клавиши «X» через систему рычагов 257, 258 производится переключение муфты реверса 42 на сцепление вала 41 с шестерней 39, что заставляет каретку счетного устройства перемещаться в левую сторону. В самом конце перемещения каретки счетного устройства в исходное положение она повернет скобу 162 и последняя через тяги 163 и 164 передвинет планку 149. При этом произойдет переключение дифференциала. Освобожденный рычаг 158 повернет ось 159 и вилку 160, и мотопривод будет отключен.
При отрицательном умножении включение в работу машины осуществляется нажатием на клавишу «X», при этом поворачивается рычаг 166,
158
Двухпериодные вычислительные машины
который своим плечом переключает рычаг 167, а последний через тягу 168 и рычаг 169 переключает планку 112, включая этим механизм переноса на передачу отрицательного числа множимого в счетчик результатов (см. рис. 101). Таким образом, в счетчике результатов будет производиться накопление отрицательного произведения.
Умножение нескольких сомножителей типа аХбХс. Для выполнения такого вида умножения в машине предусмотрен механизм обратного переноса произведения из счетчика результатов в механизм установки чисел полной клавиатуры. Включение обратного переноса производится нажатием на клавишу «Rii» (139).
Процесс обратного переноса произведения или какого-либо числа сопровождается следующими операциями, выполняемыми машиной автоматически или при нажатии на клавишу «Rii»:
1.	Включение мотопривода.
2.	Гашение механизма установки чисел полной клавиатуры.
3.	Гашение счетчиков результата и оборотов.
4.	Перенос числа из счетчика результатов в механизм установки чисел полной клавиатуры.
После переноса числа последнее используется в качестве множимого; множитель должен быть набран на десятиклавишной клавиатуре. Дальнейшее умножение выполняется обычными приемами.
Выполнение указанных операций при нажатии на клавишу «Ru» можно проследить по схеме фиг. 103.
1.	Включение мотопривода. При опускании клавиши «Ru» она своим стержнем поворачивает скобу 171, которая через тягу 172 передвигает вилку 173. Последняя своим упором перемещает рычаг 174 и переключатель дифференциала на транспортные ходы, т. е. на сцепление с муфтой 32. Скоба 171 через рычаги 175 и 176 производит включение муфты 300. Одновременно через толкатель 177 поворачивается угольник 178, который своим пальцем отключает муфту 179 привода дифференциала, а нижним концом поднимает рычаг 97, замыкая контакт и включая мотопривод в работу.
После включения мотора движение передается на механизмы для выполнения указанных операций.
2.	Гашение механизмов установки чисел полной клавиатуры. Через включенную муфту и пару шестерен вращаются кулачки, установленные на шестерне 59. От кулачка Б через угольник 180 поворачивается запорная гребенка 181, затем дальше гребенка 181а и этим производится гашение полной клавиатуры. От кулачка А через систему рычагов 182, 183, 184 поворачиваются на оси 185 рычаги 186, которые своей связью 187 перемещают в разрядах клавиатуры тяги 188 и вместе с ними сцепные муфты 189, осуществляя этим включение муфт с шестернями 190.
Перемещение сцепной муфты передается также на планку 4 разряда клавиатуры и этим производится ее подготовка к восприятию цифры
3.	Гашение счетчиков и перенос числа из счетчика результатов. При повороте оси 185 через рычаги 191 и 192 будет повернута также ось 193, которая своим рычагом 194 переместит тягу 195 и этим включит гашение счетчиков результатов и оборотов. При гашении счетчика результатов установленные на его разрядах цифры произведения будут перенесены через систему конических шестерен 82, 83, 64 на квадратный вал 196 путем его поворота. На квадратном валу каждого разряда, установлен ступенчатый фиксатор 197, который устанавливается соответствующей ступенью против штифта 198 и находится в отведенном положении. В конце хода угольник 180 своим штифтом устанавливается в исходное положение и запорная гребенка 181, освободившись, запрет ступенчатый фиксатор 197. К
\59
обр»1’
160
Двухпериодные вычислительные машины
этому времени будут также освобождены рычаги 186, которые, возвращаясь в исходное положение, переместят обратно тяги 188 и этим, в свою очередь, освободят планки 4 разрядов клавиатуры. Последние своими штифтами 198 войдут в соответствующие ступени фиксаторов 197, чем и завершится перенос числа из счетчика результатов в механизм установки чисел полной клавиатуры.
Следует отметить, что переключение дифференциала зависит от положения каретки счетного механизма. Если каретка находится не в исходном положении, то дифференциал включит ее транспорт и возврат. Если же каретка установлена в исходном положении, то дифференциал подготовит переключение машины к работе на промежуточные ходы.
Деление чисел машина производит методом последовательного вычитания делителя из делимого с корректировкой перебора до сдвига разрядов путем прибавления числа делителя.
Делимое устанавливается в разрядах счетчика результатов; делитель устанавливается на полной клавиатуре; частное от деления получается на разрядах счетчика оборотов.
Делимое может быть введено в счетчик результатов либо ручным поворотом в заданное положение каждого разряда счетчика, либо путем предварительного его набора на полной клавиатуре и последующего автоматического переноса после нажатия на клавишу «Div vor» (245). Во втором случае на время хода переноса делимого счетчик оборотов автоматически отключается, чем исключается регистрация единицы на его разряде.
Включение машины для выполнения операции деления производится нажатием на клавишу деления 115. При этом в машине производятся следующие автоматические переключения:
1)	переключение счетчика оборотов на сложение и переключения счетчика результатов на вычитание;
2)	подготовка механизмов к делению;
3)	включение мотопривода и выполнение операции деления.
При выполнении операции деления за каждый промежуточный ход из высших разрядов делимого производится вычитание делителя. Одновременно в счетчике оборотов прибавляется единица.
При переборе делителя из делимого производится автоматическое включение механизма управления делением в автоматическое переключение счетчика результатов на сложение, а счетчика оборотов на вычитание, после чего машина совершает корректирующий ход, во время которого в обоих счетчиках производится корректировка перебора. В конце этого хода вновь включается механизм управления делением и производится переключение дифференциала на один транспортный ход, во время которого счетчики вновь переключаются на работу деления, т. е. вычитания из счетчика результатов и прибавления единицы в счетчике оборотов. После перебора в следующем разряде производится опять корректирующий ход и т. д. до окончания деления. После окончания деления производится автоматическое освобождение нажатой клавиши деления « -: » и отключение мотопривода.
Выполнение указанных операций при нажатии на клавишу деления « -ь» можно проследить на фиг. 104.
1.	Переключение счетчика оборотов на сложение и счетчика результатов на вычитание. Нажатие на клавишу «->-» через стержень 200 вызывает поворот рычага 201, переключение рычага 246 в положение «—» и запор собачкой 203а рычага 246 на время всего процесса деления. Одновременно рычаг 201 своим плечом давит на рычаг 203 и этим опускает клавишу вычитания «—», чем производится переключение счетчика обо-
SSH
162
Двухпериодные вычислительные машины
ротов на сложение, а счетчик результатов подготовляется к работе на вычитание.
2.	Подготовка механизмов к делению. Рычаг 201 своим штифтом 201а, опускаясь, заходит за скобу деления 204, которая, поворачиваясь под действием своей пружины, запирает рычаг деления «+». Противоположный конец скобы 204, опускаясь, освобождает так называемый «мост деления» 205, который, передвигаясь в правую сторону под действием своей пружины, запирает скобу 204 и перемещает рычаг 206, устанавливая его под рычагом включения.
При переключении вправо «мост деления» 205 своим крючком 205а располагается на пути переключателя дифференциала 33 и перемещает также ряд других деталей, подготовляя механизм к выполнению операции деления.
3.	Включение мотопривода и выполнение операции деления. В конце опускания клавиши деления замыканием контакта и включением главной муфты сцепления включается мотопривод, и машина начинает совершать промежуточные ходы деления. Счетчик результатов при этом через систему рычагов остается включенным на вычитание, а счетчик оборотов — на сложение.
После ряда промежуточных ходов в счетчике результатов будет перебор делимого, в его высших разрядах появятся девятки и произойдет срабатывание механизма передачи десятков высшего разряда (одиннадцатого). В момент перехода этого разряда с 0 на 9 повернется скоба 84, которая повернет переключатель деления 207 и заставит его своим штифтом переместить в нижнее положение ползун 208 вместе с рычагом 209, который фиксируется собачкой 210. В конце промежуточного хода штифт 211 поворачивает рычаг 209 и вместе с ним тягу 212, которая, в свою очередь, повернет ось 213 и укрепленный на ней трехплечий рычаг 214, который через систему рычагов 215, 216 отключает собачку главной сцепной муфты на время половины оборота муфты, что необходимо для переключения счетчиков. Своим штифтом тяга 212 поворачивает также угольник 217, который через рычаг 218 нажимает на рычаг 219 и этим через систему других рычагов отключает счетчик результатов и поворачивает собачку 210, которая освободит ползун 208 и рычаг 209.
Под действием пружины вся система рычагов повернется в исходное положение, и рычаг 216 освободит собачку главной сцепной муфты, которая вновь войдет в зацепление с муфтой в конце половины ее оборота. За это время счетчики будут переключены. Переключение счетчиков производится в следующей последовательности; при повороте трехплечего рычага 214 он своим верхним плечом повернет собачку 219, которая выйдет из зацепления с штифтом рычага 220. Под действием пружины рычаг 220 поднимается и через систему рычагов 221, 222, 223 переключает муфту 73 кулачков ввода единицы в счетчики оборотов на вычитание единицы. С противоположной стороны рычаг 220 через систему рычагов 224, 225, 226 переключит рамку конических шестерен, которые подключат счетчик результатов на сложение чисел.
При дальнейшем вращении главной сцепной муфты после холостой половины оборота вновь включится механизм переноса, и в счетчик результатов будет прибавлен делитель, т. е. произойдет корректирующий ход, во время которого высший разряд перейдет с 9 на 0; десятичный кулачок разряда через скобу 84 и ту же систему рычагов 207,208,209 и т. д. повернет угольник 217, и тот, опускаясь, через рычаг 218 и тягу передвигает переключатель дифференциала, включая дифференциал на транспорт каретки счетного механизма, и последняя переместится на один разряд влево. В конце хода транспорта шестерня 227 своим штифтом подни-
?8	?6
164
Двухпериодные вычислительные машины
Сеть
Помеха подавляющее устройстве ПЛУ
Ф	КК“ "
। ущкДКуш'^ ----------------1
Электродвигатель БОРО._____
мает мост деления 205 и этим поворачивает рычаг 220, который через систему ранее указанных рычагов производит переключение муфты счетчика оборотов на сложение, счетчика результатов на вычитание, возвращает переключатель дифференциала на включение, возвращает переключатель деференциала на включение привода механизма переноса. После этого начинается деление, т. е. вычитание делителя в следующих разрядах счетчика результатов и так далее до конца деления. При установке каретки счетного механизма в исходное положение она своим штифтом поворачивает рычаг 228 и вал 229, через тягу 230 передвигает влево мост деления 205 и рычаг 206, которые освобождают скобу деления 204, подготовляя этим прекращение деления. Остановка машины произойдет после перебора делителя в низших разрядах счетчика результатов и последнего корректирующего хода.
На фиг. 104 показана также кинематическая цепь выключения деления. При нажатии на клавишу «Div stop». 138 ее опускание через систему рычагов 231, 232, 233 передается на тягу 234, которая, в свою очередь, через тягу 230 передвигает мост деления 205, который выходит из зацепления со скобой деления и этим подготовляет освобождение клавиши деления. В конце хода клавиша деления поднимается, мотопривод отключается и деление чисел прекращается.
На фиг. 105 дана общая кинематическая схема, на которой показано расположение основных механизмов машины, — клавишное управление и передача движения от мотопривода к элементам, механизмам и устройствам машины.
6. 3. 6. Электрическая схема моторного привода машины. Механизмы машины приводятся в движение от универсального коллекторного электродвигателя мощностью 28 вт. Питание электродвигателя может осуществляться от сети переменного или постоянного тока напряжением ПО, 120, 130, 160, 200 или 220 в. Переключение обмоток двигателя для подбора соответствующего напряжения сети осуществляется установкой коммутационных штепсельных вилок в щетке.
На фиг. 106 изображена электрическая схема моторного привода. Включение в работу электродвигателя осуществляется замыканием клавишного контакта КК при нажатии на одну из клавишей управления, при этом образуется следующая электрическая цепь: сеть, катушка индуктивности, обмотки электродвигателя, угольные щетки и контакт центробежного регулятора КЦР, замкнутый клавишный контакт, вторая катушка индуктивности, сеть. Электродвигатель остается включенным в работу на все время замыкания контакта КК. После размыкания контакта цепь прерывается и мотор останавливается. Контакт центробежного регулятора КЦР, установленный на торцевом диске якоря электродвигателя, предназначен для автоматического регулирования скорости вращения якоря. Контакт отрегулирован на определенную скорость его вращения: если вращение якоря превышает установленную скорость, то КЦР раз
0.35Мф
Фиг. 106. Электросхема включения моторного привода машины „САР*
Вычислительный автомат «Мерседес»
165
мыкается и прерывает цепь питания электродвигателя. После снижения оборотов контакт вновь замыкается и якорь двигателя опять набирает скорость вращения. Таким образом, КЦР все время работает в режиме замыкания-размыкания и поэтому между его контактами образуется искра от экстратоков размыкания. Для снижения искрообразования параллельно КЦР включен электрогасительный контур, состоящий из сопротивления 600 ом и конденсатора 0,35 мкф, которые воспринимают на себя экстратоки размыкания.
Подводка питания КЦР осуществляется через две угольные щетки УЩ, которые под действием пружин прижаты к кольцевым пластинам торцевого диска якоря.
При указанном режиме работы электродвигатель является генератором затухающих колебаний и может оказывать помехи радиоприему. Для устранения таких помех электродвигатель включается в сеть через помехоподавляющее устройство ЦПУ, которое представляет собой сглаживающий фильтр, состоящий из индуктивностей (дросселей), конденсаторов и сопротивлений, соединенных по указанной на фиг. 106 схеме. Рассмотренная схема включения электропривода является типичной для большинства клавишных машин.
।
6.4. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ АВТОМАТ <МЕРСЕДЕС>
Машина «Мерседес» (модель М-38) предназначена для выполнения четырех арифметических действий. Умножение производится методом последовательного сложения множимого, а деление — методом сложения дополнений делителя с делимым.
Наиболее эффективно машина используется при выполнении умножения, деления и комбинированных вычислений.
Вычислительная машина модели М-38 (фиг. 107) построена на принципе зубчатых реек с пропорциональным движением с десятью рейками для всех разрядов. Машина имеет многоклавишную клавиатуру, состоящую из 16 рядов; каждый ряд соответствует разряду и имеет 9 клавиш. При выполнении сложения и вычитания вся клавиатура может быть использована для набора слагаемых, уменьшаемых или вычитаемых.
При умножении и делении клавиатура используется иначе: 9-й красный ряд и 8 рядов, находящихся справа от него, используются для установки множимого, а левая часть клавиатуры — для установки множителя; при делении на правой части клавиатуры устанавливается делитель, а на левой — делимое.
В подвижной каретке находятся счетчик результатов емкостью 16 разрядов, счетчик оборотов емкостью 8 разрядов и накопительный фиксатор емкостью 16 разрядов. Счетчик результатов имеет два ряда окон. Цифровые колеса нижнего ряда показывают полученный результат, а верхнего— результат в виде дополнительного числа.
Система гашения, управляемая клавишами I, II и III позволяет гасить счетчики независимо один от другого. Полученные итоги в счетчике результатов могут быть переданы в накопительный фиксатор при помощи клавиши «S», число из накопительного фиксатора в результатный счетчик может быть передано клавишей «SL».
Машина имеет устройство для последовательного умножения нескольких сомножителей без записи промежуточных произведений или для возведения в степень.
Каретка при выполнении действий умножения и деления передвигается в рабочее положение и возвращается в исходное положение автоматически от мотора.
166
Двухпериодные вычислительные машины
Машина приводится в движение мотором переменного тока, мощностью 24 вт при 3000 оборотов в минуту и напряжении 120—220 в.
Скорость вращения главного вала машины равна 400—420 об/мин. Габариты машины: длина 370 мм, ширина 300 мм, высота 175 мм. Вес машины 21,5 кг.
Согласно классификации клавишных машин, клавишно-вычислительные машины модели М-37 и М-38 относятся к машинам, имеющим автоматизацию основного и вспомогательного процесса вычисления. По сво-
Фиг. 107. Общий вид машины «Мерседес*.
/ — корпус машины; /7 — подвижная каретка; 127 — показатель набранного числа; 128 — переключающий рычаг для больших множителей: 129 — клавиша переключения счетчика оборотов; 130 — рычаг получения произведений и частных в виде дополнений; 131 — клавиша деления; 132 — клавиша умножения; 133 — цифровая клавиатура; 134 — рычаг многократного вычитания или сложения; 133 — клавиша сложения; 136 — клавиша вычитания; 137 — клавиша гашения счетчиков и клавиатуры; 138 — счетчик результатов; 139 — счетчик оборотов; 140 электромотор.
им эксплуатационным возможностям машина располагает всеми необходимыми устройствами для производства различных комбинированных вычислении без промежуточных записей. При сравнении с другими современными моделями ВК-3. САр и аналогичными по классу машинами фирм «Монро». «Мерчент», «Фриден» рассматриваемая машина модели М-37 и М-38 имеет преимущества в отношении возможности допустимых вариантов технологического процесса вычислений. Однако эта машина уступает машинам фирм «Монро» и «Мерчент» по технической скорости. Машины фирмы «Мерчент» имеют до 1 300 об/мин главного вала, а «Монро» — 600 об/мин.
Как и другие машины топ же группы, вычислительная машина модели М-38 состоит из устройства ввода числа, устройства переноса числа, устройства счета — счетчика с цифровыми колесами, служащими для установки итогового числа и визуального наблюдения за полученными результатами, устройства автоматического управления умножением, устройства автоматического управления делением и привода.
Поскольку основные принципы устройства переноса числа рассмотрены в гл. II, перейдем к рассмотрению конструкции машины.
Вычислительный автомат «Мерседес»
167
6.4. 1. Устройство ввода. Работа устройства ввода чисел в машину заключается в подготовительной установке шестерен квадратной оси, т. е. в осуществлении кинематической связи между зубчатой рейкой и квадратной осью, передающей движение на промежуточные шестерни счетчика. Схема устройства ввода чисел изображена на фиг. 108.
Фиг. 108. Устройство ввода.
Фиг. 109. Устройство клавиши.
Клавиатура состоит из 16 секций, каждая из которых соответственно располагается над квадратной осью 6, вращающейся в опорах 3 и несущей на себе установочные шестерни 5, имеющие перемещение вдоль оси 6 под действием захватов 4, получающих, в свою очередь, перемещение при нажатии цифровой клавиши 2.
Устройство ввода числа в каждом разряде имеет девять клавиш 2 соответственно цифрам 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. Оно обеспечивает в ряде зацепление шестерен квадратного вала только с одной рейкой и фиксацию в нажатом положении только од ной клавиши.
Осуществление указанных требований конструктивно выполнено следующим образом: в каждой секции девять клавиш 2 (фиг. 109) заключены в общую обойму /. В корпусе клавиши имеется спиральная пружина 9, которая стремится удержать клавишу в верхнем положении, и стержень 8, передающий давление на пластины, запирающие клавишу в нажатом положении.
В обойме в продольном направлении расположены шесть фигурных пластин, пять из которых имеют лапки дтя соответствующей установки зубчатых шестерен 5 и называются установочными. Шестая пластина 14 служит для фиксации клавиши в нажатом положении и для гашения набранного числа (возврата клавиш в исходное положение). Установочная пластина 11 (фиг. НО) соединена с фиксирующей пластиной 14 пружиной.
Развернутая схема работы пластин показана на фиг. ПО. Пластины и соответственно сцепляющие шестерни обозначены 11, 12, 13.
При нажатии какой-либо клавиши стержень 8, надавливая на скос 11а, 12а, 13а, будет перемещать пластины, при этом:
а) освобождается ранее нажатая клавиша, стержень 8 выходит из паза 146, так как пластина 14 при каждом нажатии клавиши получает движение (на фигуре влево, в машине назад) через скос 14а;
168
Двухпериодные вычислительные машины
б) одна из установочных пластин 12 получает движение вправо или влево в зависимости от нажатой клавиши, через скос 12а и передвигает шестерню, сцепляя ее с рейкой;
в) шестерня, передвигаемая пластиной 11 при нажатии клавиши 1, перемещается на полный шаг между рейками, расцепляется с нулевой рейкой и входит в зацепление с рейкой единиц. Это осуществляется за счет нажатия на пологий скос 116 пластины //; при нажатии на все остальные
Фиг. ПО. Схема работы пластин и разрядах ввода числа.
клавиши стержень воздействует на пластину И через скос На, перемещает пластину на величину, равную половине шага между рейками, и выводит шестерню из зацепления с нулевой рейкой. Через выступ 14в в пластине 14 осуществляется гашение набранного числа на клавиатуре. Пластина получает движение влево, стержень освобождается, и клавиша под действием пружины приходит в исходное положение.
6. 4. 2. Устройство переноса. Если устройство ввода числа в данной машине имеет лишь функцию передвижения шестерен по квадратной оси для обеспечения сцепления их с зубчатой рейкой, то на устройстве переноса числа строится принципиальная конструктивная схема машины, ибо в этом устройстве создается механическая интерпретация вводимого числа.
осуществляется «принцип зубчатых реек с пропорциональным движением и десятью рейками для всех раз-
рядов». Этот принцип был изложен в раз. 2. 3. 3.
В рассматриваемом устройстве имеется возможность за время переносной части цикла переместить рейку соответственно на 1,2. 3, 4, 5 зубцов или, иначе говоря, воспроизвести цифровой ряд от 1 до 9. Дальнейшее назначение устройства переноса числа сводится к преобразованию и перенесению указанных движений реек. При этом поступательное движение преобразуется во вращательное путем сцепления шестерен 5 с соответствующей зубчатой рейкой 7 (фиг. 111); это вращательное движение передастся на цифровые колеса счетчика результатов ЗГ, движение зубчатой рейки 7 передается шестерне 5, квадратной оси 6 с шестернями /5; последние сцепляются с шестернями 17, расположенными в промежуточном валу 16, получающем периодическое вращательное движение от мальтийского креста. На фиг. 112 показаны различные положения шестерен 17.
Вычислительный автомат «Мерседес»
169
Положение а — исходное положение машины, при котором промежуточная шестерня 17 не сцеплена с шестерней счетчика, что позволяет проводить свободное гашение счетчика. Положение б соответствует моменту передачи числа в счетчик, когда все шестерни находятся во включенном состоянии. Такое положение продолжается до окончания передачи десятков; после завершения всего процесса переноса числа в счетчик результатов шестерня 17 займет горизонтальное положение в, а затем вернется в
исходное положение а.
6. 4. 3. Счетчик результатов располагается, как было указано, в подвижной каретке машины. Счетчик результатов состоит из механизма фиксаций числа, механизма передачи десятков и механизма гашения.
Работа счетчика осуществляется в два периода за один рабочий цикл машины.
Фиг. 111. Механизм передачи числа.
Во время ? переносной части цикла происходит фиксация переданного числа на цифровом колесе и подготовка к передаче накопленных десятков; во время восстановительной части цикла, соответствующей холостому ходу реек, происходит последовательная передача накопленных десятков от низшего разряда к высшему. Накопленный десяток передается в виде углового перемещения высшего разряда на 1 : 10 оборота, т. е. прибавляет ся единица.
За один рабочий ход машины в счетчик результатов передается одно число. При неподвижной рейке «0» в счетчик передается прямое число и счетчик показывает сумму введенного числа с ранее накопленным. При неподвижной рейке 9 число передается в виде дополнения, и в счетчике результатов будет разность между ранее накопленным и введенным
числом.
Умножение, как указывалось, осуществляется последовательным поразрядным сложением со сдвигом каретки относительно устройства переноса числа.
Деление осуществляется путем последовательного сложения дополнения делителя с делимым.
Таким образом, цифровые колеса вращаются всегда в одну сторону, что упрощает
Фиг. 112. Положение промежуточных шестерен при передаче числа.
конструкцию вала кулачков для передачи десятков.
Конструкция счетчика результатов и механизма передачи десятков (фиг. 113). Счетчик результатов состоит из 16 разрядных валиков, несущих на себе 16 цилиндрических цифровых колес. На колесе имеются две шкалы; в верхнем ряду указаны цифры дополения до 9 к цифрам нижнего ряда.
170
Двухпериодныё вычислительные машины
Кроме цифровых колес на каждом валике имеется шестерня счетчика 18, имющая z= 10 зубьев и уширенный десятичный зуб 18а. При нулевом положении этот зуб находится под выступом 19а направляющего ползунка 19. При повороте на 9/ю оборота .вала, т. е. на 9 единиц цифрового колеса, при переходе с 9 на 0, десятичный зуб своим скосом отожмет направляющий ползун 19 назад, поставив его на пути десяточника 22. В этом положении ползун 19 фиксируется пружинным шариковым фиксатором 20-21. Все это произойдет за первую половину цикла при рабочем ходе зубчатых реек 1. При восстановительной части цикла включается в работу основной вал передачи десятков 23; на валу по спирали со смещением 8° расположены 16 кулачков передачи десятков. Кулачки имеют жест
Фиг. 113. Передача десятков в счетчике результатов.
кое крепление на валу и предназначены для последовательного подъема десяточников во всех разрядах при передаче десятков. Вал 23 вместе с кулачками 24 и 25 расположен в корпусе машины.
Передача десятка происходит так: вал 23 поворачивает кулачок 24. Одновременно с поворотом кулачка происходит подъем десяточника 22; если в предыдущем разряде подготовка к передаче десятка не произошла. то десяточник поднимется вверх, пройдет мимо зубцов шестерни своего разряда и после оборота кулачкового вала под действием пружины 27 вернется в исходное положение. Если в предыдущем разря
де произошла подготовка для передачи десятка, то при подъеме десяточника он своим скосом 226 натолкнется на скос 19с направля-
ющего ползуна 19, отклонится и носиком 22в войдет в зацепление с шестерней 26, при дальнейшем движении вверх повернет шестерню 26, а с
ней цифровое колесо на 36°, т. е. на единицу. После окончания передачи десятков все выдвинутые ползуны 19 возвращаются в исходное положение заводной планкой 28, получающей качательное движение через систему рычагов от кулачка 25, насаженного также на вал 23. Заводная планка при исходном положении оттягивается назад пружиной 29. После возвращения ползунов 19 в исходное положение все десяточники имеют воз
можность под действием пружин 27 вернуться в исходное положение, в это время радиус-вектор кулачка 24 под пяткой десяточника имеет
минимальное значение.
В каждом разряде счетчика имеется шестерня 30 фиксации положения валика. Она имеет 10 зубцов; при повороте ее на ‘/ю оборота между зубцами западает плоская пружина. Фиксатор обеспечивает правильное взаимное положение между приемной шестерней счетчика 18 и ведущей шестерней устройства переноса числа, когда они при обратном ходе зубчатых реек находятся в расцепленном состоянии.
Нулевой разряд счетчика не имеет цифрового барабана, его назначение— добавление 1 в первый разряд счетчика при вычитании.
Движение десяточника высшего разряда используется при делении
для управления движением каретки из разряда в разряд.
Вычислительный автомат «Мерседес»
171
Гашение счетчика результатов осуществляется гасительной зубчатой рейкой через промежуточную шестерню и шестерню без одного зуба, насаженную на конец валика каждого разряда.
Счетчик оборотов также располагается в каретке, имеет восемь разрядов, состоит из механизмов фиксации числа, передачи десятков и гашения.
За один рабочий ход машины происходит поворот цифрового колеса на '/ю оборота, или на единицу.
Предназначен счетчик для подсчета оборотов главного вала, а так как-за один оборот главного вала в счетчик результатов переносится только одно число, то счетчик оборотов фиксирует число слагаемых при сложении или число вычитаемых при вычитании.
Фиг. 114. Схема счетчика оборотов.
При перемещении каретки разряды счетчиков смещаются относительно разрядов в машине, следовательно, мы можем на каждом разряде воспроизвести количество рабочих ходов, которые были сделаны в данном разряде. Это обстоятельство позволяет автоматически выполнять на машине умножение методом последовательного сложения; множимое суммируется в каждом разряде столько раз, сколько единиц множителя было в этом разряде.
При этом важным обстоятельством является то, что за один рабочий ход движение передается только одному разряду.
Схема устройства счетчика оборотов представлена на фиг. 114.
Движение передается от вала 32, расположенного в корпусе машины и соединенного с главным валом шестернями с передаточным отношением 1 : 1, на шестерню 35 с цилиндрическими зубцами; передача происходит за счет сцепления винтовых выступов на валу с зубом шестерни, причем за 1 оборот вала шестерня 35 повертывается на !/io оборота.
От поворота по инерции шестерня 35 предохраняется тем, что между ее зубцами входит кольцевой выступ 34, являющийся продолжением винтового выступа 34а или 346 противоположных направлений. В зависимости от направления вращения вала 32 шестерня 35 поворачивается на 1 зубец выступом 34а или 346, осуществляя таким образом сложение или вычитание в счетчике оборотов.
Далее движение передается на шестерню 36 и шестерню 37, укрепленную на валу 41 цифрового колеса 39. Для точной фиксации положения цифрового колеса и шестерни 35 имеется фиксирующая собачка, которая поджимается к шестерне 36 пружиной 43.
172
Двухпериодные вычислительные машины
Передача десятков осуществляется следующим образом: на валу 42 укреплен десятичный кулачок 40. При повороте вала 42 на 1 оборот десятичный кулачок при переходе от 9 к 0 или наоборот входит в зацепление с шестерней 38 следующего разряда, воспринимающей накопленный десяток, и поворачивает ее на «ползуба» или на 18°. При этом шестерня 35 также повертывается на «ползуба» и встает на пути движения винтового пояса 33, который и поворачивает шестёрню 38 до фиксированного положения. Такое устройство необходимо для облегчения работы механизма передачи десятков в случае накопления нескольких девяток (сквозная передача десятков). Движение к валу счетчика оборотов передается от главного вала машины через вал кулачков передачи десятков счетчика результатов. Для переключения счетчика оборотов на сложение или вычитание в систему передачи включена дополнительная пара шестерен, которая включается при помощи скользящей шпонки.
6. 4. 4. Устройство управления умножением. Процесс умножения в вычислительной машине «Мерседес» происходит путем последовательного поразрядного сложения множимого (см. разд. 3.3. 2.1).
Порядок сложения отличается тем, что суммирование начинается с высшего разряда множителя и заканчивается на низшем разряде.
Перед началом умножения на n-значное число каретка должна быть передвинута вправо на (п—/) разрядов; в каждом разряде механизм переноса числа суммирует множимое число раз, равное числу единиц в разряде.
Для осуществления умножения устройство управления умножением должно:
а)	воспринимать с клавиатуры число единиц каждого разряда множителя;
б)	отсчитать в счетчике оборотов число сложений в каждом разряде и по достижении числа, равного значению множителя в данном разряде, дать два импульса: первый на прекращение работы механизма переноса числа в данном разряде и второй — на передвижение каретки со счетчика результатов на один разряд влево.
Рассмотрим последовательную работу устройства управления умножением (фиг. 115).
Начиная с момента нажатия на клавишу (X) (132) до окончания умножения и выключения машины весь процесс можно разбить на три отдельных периода:
I	— подготовительные и блокировочные действия:
II	— подготовительные ходы машины;
III	— промежуточные ходы умножения.
После нажатия клавиши (X) (132 фиг. НО) левая часть штифта 44 через рычаги 45, 46, вал 47 и рычаги 48 и 49 перемещает вправо планку гашения 50 в разрядах множителя. Одновременно правая часть штифта 44 через кулису 51 рычагов растягивает пружину 52. Один конец этой пружины закреплен на запорной линейке 53 клавиатуры. Под действием пружины запорная линейка поворачивается против часовой стрелки и запирает все клавиши.
Вал 47 при вращении через рычаг 54 передвигает вправо вал 55, на котором свободно насажена шестерня 56, постоянно сцепленная с шестерней 57, туго насаженной на десятичном валу 58.
За два оборота десятичного вала шестерня 56 делает 1 оборот, так как передаточное отношение
_1_
~ 2 '
174
Двухпериодные вычислительные машины
При движении вала 55 вправо палец 59 входит в отверстие шестерни 56, и таким образом устанавливается кинематическая связь между валами 58 и 55.
Запорная линейка 53, поворачиваясь против часовой стрелки, через тягу 60 и систему рычагов замыкает контакт, включающий электродвигатель, и поворачивает вал 61, на котором насажены рычаги, устанавливающие устройство переноса числа на выполнение сложения. Одновременно с поворотом вала 61 освобождается собачка 62, которая соединяет с главным валом устройство переноса числа. Машина включается на подготовительный ход. При опускании клавиши умножения через палец 44, рычаг 63, штангу 64 собачкой 65 производится запирание клавиши умножения в нажатом положении.
Подготовительные ходы машины (фиг. 116 и 117) служат для обеспечения передачи множителя из устройства переноса числа через результатный счетчик в устройство управления умножением, а также для выполнения других подготовительных операций перед началом умножения. Управление последовательностью включения механизмов и продолжительностью их работы осуществляются кулачками вала 55, который, как говорилось вышф, совершает один оборот за два оборота главного вала машины.
Множитель должен быть воспринят устройством управления умножением в виде угловых перемещений множительных дисков 66, расположенных в левой задней части каретки. За два подготовительных хода диск каждого разряда множителя поворачивается на число угловых единиц, соответствующее дополнению до 10 числа единиц каждого разряда.
За первый подготовительный ход множимое и множитель суммируются в счетчике результатов, а за второй подготовительный ход вычитаются из результативного счетчика.
В конце первого подготовительного хода, когда в счетчике результатов установлен множитель, кулачок 67 через систему рычагов 68, 69, 70 и планку 71 передвигает шестерню-муфту 72 вперед и подключает ее к цифровому барабану соответствующего разряда счетчика результатов. Таким образом, диски 66 будут подключены к счетчику результатов (передаточное число с цифрового барабанчика 31 на диск 66 i= 1 : 1). Как только зубчатые рейки после 1-го хода придут в исходное положение, кулачок 73 через рычаг 74, пружины 75, 76, планку 77 повернет рычаг 78 и штифт 79 войдет в отверстие девятой зубчатой рейки 80, механизм переноса числа будет перестроен на вычитание, вал 61 повернется снова и включит собачкой 62 главный валик. Происходит ход вычитания, в конце которого опять кулачком 73 происходит переключение механизма на сложение, которое необходимо при умножении. В конце второго подготовительного хода (см. фиг. 112). когда множитель перенесен, кулачок 81 вала 55 через рычаг 82, 83 поворачивает планку 50, освобождает запорные пластины и клавиши множителя, и набор гасится. Кулачок 67 через рычаг 84 поворачивает вал 61 и выключает собачку включения хода 62, при этом освобождается рычаг 85, запирающий устройство переноса числа1. По завершении оборота распределительного вала 55 кулачок 73 позволяет рычагу 74 и тяге 77 переместиться под действием пружины 65 и переключить механизм зубчатых реек на сложение.
По окончании двух подготовительных ходов автоматически начинаются ходы умножения.
1 Выступ шайбы 86, упираясь в неподвижной упор 87, выводит вал 55 из зацепления с шестерней 59. Прн переключении собачек 88 и 62 перед разрядным перемещением каретки, машина останавливается и распределительный вал 55 возвращается в исходное положение.
Вычислительный автомат «Мерседес»
175
176
Двухпериодные вычислительные машины
IQI51QI л? । г? Счетчик
±33
Т \ Корпус
90 9/ 89
Процесс умножения строится на том, что путем комбинации положений основной планки 89 и вспомогательной 91 происходит включение мотора для выполнения определенных операций.
Положение а (фиг. 118). Основная планка 89 опущена — каретка движется вправо. Как только рычаги 90 сойдут со вспомогательной планки 91, она под действием пружины 92 (фиг. 117) поднимется и через рычаги 93, 94 и крючок рычага 95 освободит рычаг 96\ вал 61 под действием пружины 97 повернется против часовой стрелки. Собачка 88 включения транспорта задержится рычагом 98, а собачка 62 освободится и включит в работу механизм суммирования множимого. Это соответствует положению б, при котором электродвигатель переключится на положительные ходы зубчатых реек и начинает вращаться с замедленной в 10 раз угловой скоростью по отношению к главному валу. Это продолжается до тех пор, пока диск 66 не останавливается пазом против носика рычага 90, рычаг и основная планка поднимаются, создается 3-е положение в. За это время произойдет столько ходов реек, сколько было единиц в данном разряде множителя.
Положение в — вспомогательная и основная планки подняты; при подъеме планки 89 поднимается рычаг 126 и через тягу 99, рычаг 100 и 96 поворачивает вал 61 по часовой стрелке. Собачка 62 удерживается, собачка 88 включения транспорта каретки освобождается. Каретка начинает передвигаться влево на один разряд, при этом выступ рычага 90 следующего разряда устанавливается против основ-через тягу 99 и вал 61 переключает мо-
|оГз[о|з|7|г| Счетчик |
Корпус
5)
1 |ОЮ|О|3|7Т^ Счетчик )
Л....чгт ,  , , , 	.	„/
Корпус
е)
Фиг. 118. Схема умножения.
нои планки, отжимает ее вниз и через тягу 99 и вал 61 переключает мотор на рабочие ходы в следующем разряде. Так происходит работа машины при умножении. Паз диска последнего разряда множителя имеет меньшую глубину, поэтому основная планка поднимается меньше и происходит задержка обеих собачек 88 и 62. Электродвигатель не будет передавать движение ни на главный вал, ни на транспорт.
Рычаг умножения 101 приходит в исходное положение. Клавиша умножения поднимается вверх. Одновременно освобождаются и приходят в исходное положение рычаги 45, 46, 48, 49, гасительная планка 50: через шатун 60 сработает механизм размыкания контакта электродвигателя.
6. 4. 5. Устройство управления автоматическим делением (фиг. 119). Работа устройства управления делением, так же как и работа устройства управления умножением, разделяется на три последовательных процесса:
а)	подготовительные действия и блокировки;
б)	подготовительные ходы машины;
в)	промежуточные ходы машины для получения частного.
После набора на клавиатуре делимого и делителя, при нажатии клавиши деления 131 (см. также фиг. ПО) прежде всего произойдут подготовительные и блокировочные процессы:
а) Клавиша своим штифтом 102 через рычаги 45, 46, 48 и 49 переместит влево планку гашения клавиатуры 50 в разрядах делимого.
Вычислительный автомат «Мерседес»
177
б)	По этой же цепи клавиша 131 через вал 47 и кулачок 54 переместит распределительный валик 55 также влево. Распределительный вал жестко соединится пальцем 59 с шестерней 57, сцепленной с валиком передачи десятков 58.
в)	Клавиша 131 штифтом 102 произведет запирание клавиши деления (при нажатии штифт 102 заходит за крючок рычага 103}.
Фиг. 119 Устройство травления делением
г)	Клавиша 131 штифтом 104 перемещает вперед кулису 51, которая повертывает запорную планку 53. Осуществляется запирание клавиш «->-», «—», «><», гашение счетчиков и клавиши, управляющей направлением счета в счетчике оборотов.
д)	Запорная планка 53 при повороте через тягу 60 замкнет контакты электродвигателя. Машина сделает два подготовительных хода, во время которых:
1)	делимое устанавливается в результатном счетчике;
2)	делитель переносится в механизм переноса числа; при этом механизм переноса числа делает два хода, а распределительный вал 55 делает один ход:
3)	в конце первого подготовительного хода от кулачка 81 собачкой 105 происходит гашение клавиатуры делимого;
4)	в конце второго подготовительного хода механизм переноса числа устанавливается на вычитание (сложение с дополнениями), если четные разряды счетчика результатов совмещены с нечетными разрядами 12 Зак. 1458 '
178
Цвухпериодные вычислительные машины
клавиатуры, и на сложение при совмещении четных разрядов счетчика с четными разрядами клавиатуры.
Одновременно кулачок 106 поворачивает рычаг 107 включения автоматического деления. Устанавливается кинематическая связь между тягой 108, управляющей механизмом транспорта каретки через детали 109, 110, 111, 112, 77 и скобой 78, переключающей устройство переноса числа со сложения на вычитание.
В свою очередь, тяга 108 через детали 112, 113, 114 соединяется с планкой 115, дающей на вал 61 импульсы о прекращении счета в данном разряде и перемещении каретки на один разряд влево. Каретка перемещается в крайнее правое положение,
В конце перемещения каретки рамка 116 (фиг. 119) передвигается левым подшипником каретки 117 и через тягу 118 и рычаг транспорта 119 освобождает вал 61, который под действием пружины поворачивается и двуплечим рычагом 98 задерживает собачку транспорта каретки 88 и освобождает собачку 62. Машина, подготовленная для автоматического деления, включается на рабочие ходы. Деление начинается вычитанием делителя из высших разрядов делимого — счетчик оборотов фиксирует числе вычитаиир в каждом разряде. Процесс деления осуществляется устройством управления делением, рассмотренным в примере в разд. 4. 6. 3. 2.
При вычитании методом сложения дополнительных чисел в результате дополнительного рабочего хода, десяток в высшем разряде счетчика результатов не передается, десяточник 120 не отклонится, а поднимаясь, повернет планку 115, которая, в свою очередь, через детали 121, 122, 123 вызовет поворот вала 61. Собачка рабочего хода 62 задержится, а собачка транспорта 88 освободится. Каретка переместится влево на 1 разряд, при этом кулачком, насаженным на вал транспорта каретки, через рычаги 108, ПО, 111 и 112 планка 115 переместится в заднее положение, а через рычаг 77 механизм переноса числа переключится на сложение.
Сложение продолжается до тех пор, пока в высшем разряде счетчика результатов не накопится десяток и десяточник при подъеме не повернет планку 115, которая через систему рычагов, указанных выше, не освободит собачку транспорта 88. Произойдет перемещение каретки на 1 шаг влево, перемещение планки 115 в переднее положение н переключение устройства переноса числа (через ту же систему рычагов 77, 78, 111, 108, 112), на вычитание. Так как каретка переместилась влево на 1 разряд, то в счетчике оборотов получится число единиц следующего низшего разряда частного, а число единиц высшего разряда уменьшится на единицу.
В конце деления, когда каретка возвратится в исходное левое положение, десяточник высшего разряда счетчика результатов повернет рычаг 124 и через тягу 125 п рычаг 103 освободит клавишу деления; она придет в исходное положение, контакты цепи электромотора разомкнутся, клавиши планкой 53 освободятся от блокировки, и машина остановится.
6. 4. 6. Привод машины. Для осуществления рабочих и подготовительных процессов устройство машины приводится в движение электродвигателем, укрепленным в правой стороне на задней стенке машины.
Движение от электродвигателя через червячный редуктор с передаточ-33
ным числом i = - - и фрикционную муфту передается на главный вал
машины.
Вычислительный автомат «Мерседеса
179
От главного вала движение передается:
а)	на вал кривошипного механизма, вал передачи десятков счетчика результатов, распределительный вал и на счетчик оборотов;
б)	на механизм транспорта каретки:
в)	на механизм гашения счетчиков.
Управление приводом осуществляется:
а)	включением пли размыканием контактов электродвигателя, что приводит к пуску или остановке его;
б)	подключением или отключением от главного валг1 в определенные моменты времени внутри полного цикла работы машины тех или иных устройств или механизмов.