DE2704831B2

DE2704831B2 - Streifenschreiber

Info

Publication number: DE2704831B2
Application number: DE2704831A
Authority: DE
Inventors: Turman D. Chardon Ohio Parkinson (V.St.A.)
Original assignee: Gould Inc
Current assignee: Gould Inc
Priority date: 1976-02-09
Filing date: 1977-02-05
Publication date: 1979-10-18
Also published as: US4136346A; JPS5332272B2; DE2704831A1; FR2340536A1; JPS52106755A; CA1102392A; GB1562012A; FR2340536B1; DE2704831C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Streifenschreiber gemäß dem Gattungsbegriff des Hauptanspruches. Ein derartiger Streifenschreiber ist durch die US-PS 30 88 788 bekannt geworden.

ίο Die Schreibfeder eines modernen Streifenschreibers muß sich von einem Zustand der Ruhe, bei dem nur das Streifenpapier unter der Feder hindurchläuft, hin bis zu einem Zustand, bei dem die Feder mit einer Amplitude in Form einer geraden Linie ausschlägt, wobei die Amplitude bis zu 8 oder 12 cm (4 oder 5 inches) und die Oszillationsfrequenz bis zu 100 Hz beträgt, bewegen. Die Schreibspitzen solcher Federn sind daher beträchtlichen Änderungen hinsichtlich Geschwindigkeit und Beschleunigungs-Verzögerungskräften ausgesetzt.

Es sind Tintenstrahlschreiber bekannt (US-PS 36 83 212), bei welchen Tinte als eine Folge von Tropfen aus einer feinen Düse als Antwort auf physikalische Impulse, die an die Tinte oder in der Nähe der Düse angeleg'. werden, ausgestoßen wird. Da die Folgefrequenz, mit der die Tropfen erzeugt werden, durch die Frequenz der angelegten Impulse gesteuert werden kann, ist an sich dieser Tintenstrahlschreiber im speziellen für eine Anwendung bei den eingangs genannten bekannten Streifenschreibern geeignet, weil

JO die Schreibgeschwindigkeit, d. h. die Tropfenerzeugungsfolgefrequenz, auf die Bewegungsänderungen der Feder eingestellt werden kann, um so geeignete Aufzeichnungen in einem großen Feder-Geschwindigkeitsbereich zu erzeugen.

Ein derartiger Tintenstrahl-Streifenschrciber ist jedoch nicht ohne weiteres frei von Problemen zu konstruieren. Da der Tintenstrahl normalerweise eine Tintenzuführung benötigt, die sich hin bis zur Schreibspitze der Feder erstreckt, erzeugen die hohen Beschleunigungskräfte, die durch rapide Federbewegungen ausgelöst werden, Probleme, und zwar hinsichtlich der Aufrechterhaltung des Tintenflusses als auch hinsichtlich des Verspritzens unerwünschter Tinte von der Düse.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von dem. eingangs genannten Streifenschreiber diesen so auszubilden, daß er ohne Probleme mit einem Tintenstrahler, d. h. einer Tintenfeder, ausrüstbar ist. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruches.

Der so gekennzeichnete Streifenschreiber funktioniert wirksam und verspritzt keine Tinte bei den zu erwartenden Beschleunigungskräften.

Er hat weiterhin den Vorteil, daß sein Aufbau so getroffen ist, daß er sich günstig hinsichtlich der anfänglichen Entwurfsanalysc auswirkt, d. h. daß für eine gegebene praktische Anwendung die Dimensionen und relativen Proportionen der Teile ausgewählt und abgeglichen werden können, um ein gewünschtes Betriebsverhalten zu gewährleisten. Mit anderen Worten, Arbeitskenngrößen, wie Länge und Linearität des Schreibfederhubes, Sch reiberfederwnsprechgesch windigkeil, Tintenstrahlschreibgeschwindigkeit und das

^h' Fehlen von Tintenverspritzcn, können vorbestimmt und gegeneinander ausgetauscht werden, um für eine gegebene Anwendung zu dem besten Entwurf zu kommeii.

Ein weiterer Vorteil dieses Streifenschreibers liegt darin, daß er sich durch Leichtgewicht auszeichnet und auch ansonsten hinsichtlich des Anspreci.ens des Schreibfedermechanismus nicht beschränkt ist.

Die einzelnen Teile des Streifenschreibers sind einfach und geradlinig und daher wirtschaftlich herzustellen.

Die Erfindung wird anhand der Beschreibung von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbcispielen näher erläutert Es zeigt in

Fig. 1 einen Ausschnitt aus einer schematischen Darstellung eines Streifenschreibers, der Merkmale der Erfindung aufweist,

Fig.2 einen vergrößerten Schnitt von Teilen des Streifenschreibers nach F i g. 1,

Fig. 3 einen Teilschnitt, der ungefähr entlang der Linie 3-3 in F i g. 2 verläuft, und

Fig.4 eine Ausschnittsdarstellung, teilweise schemalisch, mit einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

Die F i g. 1 zeigt schematisch einen Streifenschreiber 2« 10, der einen Motor 11 aufweist, dessen Ausgangswelle 12 in Abhängigkeit von Signalen einer Quelle 13 schwingt, um auf diese Weise eine Schreibfeder 15 quer zur Bewegungsrichtung eines Papierstreifens 16 zu bewegen, der mittel eines Motors 20 von einer Vorratsrolle 17 über eine Spann- und Umlenkrolle H zu einer Aufnahmerolle 18 bewegt wird. Die Vorschubgeschwindigkeit des Papierstreifens wird bestimmt durch eine Steuereinrichtung 21, die mit dem Motor 20 verbunden ist. jo

Um die Schreibspitze der Feder 15 linear oder zumindest im wesentlichen linear in Bezug auf die Schwingungen der Motorwellc 12 zu bewegen, wird vorteilhaft ein Federmechanismus der Art, wie er in der US-PS 30 88 788 beschrieben ist, verwendet, wobei bei ü diesem Mechanismus die Moloniusgangswclle 12 einen Hebel 25 tiägt, dessen freies Ende sich proportional zu der Bewegung des Schaftumfangcs 12 bewegt. F.in Arm 26 ist bei 27 an dem anderen Ende des Hebels 25 befestigt, der in einer Ebene schwingt, die von der Welle w 12 beabstandet ist und senkrecht zu ihr verläuft. Diese Ebene verläuft parallel zu dem Papierstreifen 16, auf dem die Schreibvorgänge stattfinden. Ein flexibles Band 28 ist bei der Bezugsziffer 29 an einer festen zylindrischen Säule 31, die teilweise die Welle 12 umgibt, verankert, und das Band 28 ist fcs! sowohl um die Säule 31 als auch um den ,Tylindrischen Teil 32 des Armes 26 geschlungen. Der Erfolg ist, daß das nicht befestigte, die Schreibspitze tragende Ende des Armes 26 sich auf einem im wesentlichen linearen Pfad 33 bewegt, und ίο zwar mit einer Amplitude und Frequenz, die propotional zu der Schwingbewegung der Welle 12 und des Armes 25 sind; der Weg 33 und der Hebel 25 befinden sich dabei auf entgegengesetzten Seilen der Motorausgangswelle 12. Diese Anordnung, ihre Arbeitsweise und v·, die damit verbundenen verschiedenen Entwurfsfaktoren sind in größeren Einzelheiten in der erwähnten US-PS 30 88 788 beschrieben.

Die Schreibfeder 15 des Schreibers benutzt als Schreibeinrichtung einen Impuls-Tintensirahlcr 35 der ta Art, wie er in der US-PS 36 83 212 gezeigt ist. Der Tintenslrahler 35 ist auf dem nicht frei beweglichen Ende des Armes 26 befestigt und so orientiert, daß er auf dem Papier 16 schreibt, das unterhalb der Feder 15 transportiert wird. An den Tintcnstrahler 35 werden elektrische Impulse angelegt, wobei für jeden Befehlsimpuls ein Tintentropfen ausgestoßen wird, wobei die Impulse über Leitungen 36 zugeführt werden, die entlang der Ausdehnung des Armes 26 verlaufen und mit einer Steuerung 37 verbunden sind, die vorzugsweise Impulse mit einer Folgefrequenz erzeugt, die proportional der Größe der Relativbewegung zwischen dem Tinienstrahler 35 und dem Papier 16 ist.

Dadurch wird unabhängig vcn Relativgeschwindigkeit zwischen dem Tinienstrahler 35 und de-m Papier 16 eine Aufzeichnungslinie mit gleichförmiger Dichte erzeugt.

Tinte wird zu den Tintenstrahler 35 durch eine im wesentlichen starre Leitung 40 zugeführt, die von dem Tintenstrahler 35 entlang der Länge des Armes 26 zu dem Drehlager 27 verläuft, von dort aus etwas zurückverläuft, um in einer Öffnung 41 drehbar gelagert zu sein, die kollinear mit der Achse der Motorwelle 12 ist. In der beschriebenen Ausführungsform ist die Drehöffnung 41 eine einfache Bohrung, die in einem oberhalb der Feder 15 befestigten Halterungsblock 42 vorgesehen ist. Die Röhre 40 besteh! vorzugsweise aus drei Teilen. Der Teil 43. der direkt mit dem Tintenstrahler 35 verbunden ist, weist eine energieabsorbierende viskoelelastische Röhre auf, die im wesentlichen starr ist in dem Sinne, daß sie an einer Vielzahl von beabstandeten Punkten 44 an dem Arm 26 befestigt ist. Der Röhrenteil 43 enthält jene elastischen Merkmale hinsichtlich der Erschütterungsfreiheit, die verhindern, daß sich Impulsreflektionen, wenn der Tintenstrahler 35 gepulst wird, auf die nachfolgende Tropfenbildung auswirken, so wie es in der US-PS 38 32 579 erläutert ist. Dadurch wird eine gleichförmige Tropfengröße gewährleistet, so daß die Frequenzmodulation der Steuerung 37 eine Spur mit einer gleichförmigen Dichte erzeugen kann.

Der zweite Röhrenteil besteht vorzugsweise aus einer Röhre 45 aus einem nichtrostenden Stahl, die einen Teil 46 aufweist, der in der Öffnung 41 drehbar gelagert ist und durch Kugeln 47, die an der Röhre an den beiden Enden der Öffnung 41 ausgebildet sind, in Position gehalten wird. Von der Öffnung 41 aus ist die Röhre 45 in Richtung des drehbar gelagerten Endes des Armes 26 zurückgeknickt, wobei dort der plastische Röhrenteil 43 über die Röhre 45 gezogen ist. um dadurch die leichte Flexibilität zu gewährleisten, die an dem Armdrehlager 27 notwendig ist. Die Stahlröhre 45 ist. natürlich starr. obwohl drehbar, in der Öffnung 41 gelagert. Der dritte Röhrenteil oesteht aus einer anderen Plastikröhrc 48. die über das obere Ende der Röhre 45 geschoben ist und zu dem Tintenvorrat 49 führt.

Im Betrieb der Anordnung ist kein unkontrolliertes Wippen des Tintenzuführröhrchens 40 vorhanden, ungeachtet der Geschwindigkeit, mit der die Schreibfeder 15 angetrieben wird. Der Röhrenteil 43 ist an dem Arm 26 befestigt. Die Röhre 45 ist leicht drehbar in dem Block 42 gelagert, im übrigen aber starr. Es tritt nur ein leichtes Drehen der Plastikteile 43 und 48 an den Stellen, an denen sie mit der Röhre 45 verbunden sind, auf. jedoch ist keine andere Störung oder Streckung der Röhre 40 vorhanden.

Die in der Röhre 40 befindliche Röhre wird jedoch wesentlichen Trägheitskräften ausgesetzt, die durch die Beschleunigung und die Verzögerung des Hebels 26 und des Armes 25 erzeugt werden. Im Hinblick auf die Geomevie der Teile und im speziellen im Hinblick auf die Anordnung der Achse der Öffnung 41 rotiert eine meßbare Röhrenlänge sowohl um die Achse der Öffnung 41 als auch um das Drehlager 27. Analysiert man die Feder 15 hinsichtlich ihrer Arbeitskennwerte, wenn ein Signal geschrieben wird, das eine sinusförmige

Bewegung variabler Frequenz und Amplitude erzeugt, so zeigt sich, daß die höchste Geschwindigkeit durch den Tintenstrahler 35 erreicht wird, wenn der durch das Zentrum der beiderseitigen Hübe verläuft, d. h. wenn der Arm 26 mit dem Hebel 25 ausgerichtet ist, und daß die maximale Beschleunigung an dem Ende jedes Hubes auftritt, wenn der Tintenstrahler ruht und seine Richtung ändert. Unter diesen Umständen ist es relativ leicht zu berechnen, daß bei einem Schreiber, bei dem die Länge des Armes 26 und des Hebels 25 ungefähr 11,25 cm (4V₂ inches) und 3,75 cm (IV₂ inches) bei Abtastfrequenzen bis zu 30 Hz und Abtastamplituden bis zu 7,5 cm (3 inches) beträgt, von dem Tintenstrahler 35 eine maximale Geschwindigkeit von ungefähr 705 cm/sec(282 inches/sec) erreicht werden bzw. auf ihn im Maximum Beschleunigungskräfte von ungefähr 139 g ausgeübt werden kann. Da jedoch die Tinte in den· Röhrenteil 43, der um das Drehlager 27 rotiert, teilweise durch die Tinte in der Röhre 45. die um die Achse der Motorwelle 12 rotiert, ausgeglichen wird, werden Druckanstiege, die ein Austreten von Tinte verursachen könnten, nicht erzeugt. Bei der maximalen Geschwindigkeit des Tintenstrahlers 35 wird auf die Tinte in dem Tintenstrahler ein negativer Druck induziert, wogegen bei der maximalen Beschleunigung ein positiver Druck induziert wird. Bei den gegebenen Dimensionen und Geschwindigkeitswerten ist jedoch der maximale negative Druck kleiner als der Druck, der leicht durch die Oberflächenspannung einer Tintenkuppe über einer Tinienaustritlsöffnung von 0,008 mm bis 0,012 mm (2—3 mil) der normalen Größe solcher Öffnungen zurückgehalten werden kann. Ein derartiger negativer Druck ist daher nicht ausreichend, den Tintenstrahl zwischen zwei Tintentropfenimpulsen zu unterbrechen. Andererseits ist in dem angenommenen Beispiel der maximale positive Druck, obwohl er größer ist als der Druck, der im Ruhezustand des Strahlers Tinte verspritzen würde, noch klein genug, daß er nicht den frequenzmodulierten Ausstoß der Tintentropfen beeinflußt. In diesem Zusammenhang ist es verständlich, daß normalerweise Tintentropfen kontinuierlich ausgestoßen werden, wenn die Feder schnell bewegt wird, und es wurde gefunden, daß bei der vorhandenen Tropfenerzeugungsfolge bei einer schnellen Bewegung der Feder im Hinblick auf den erwähnten ausgleichenden Effekt ein unzureichender positiver Druck erzeugt wird, der nicht ausreicht, die Tronfenbildung und ihr Zeitverhalten zu beeinflussen.

Im Hinblick auf die Koinzidenz der Achsen der Motorwelle 12 und der Öffnung 41 und im Hinblick auf das Fehlen eines unvorhersehbaren Wippens oder Streckvorganges der Röhre 40 kann die Wirkung verschiedener Federparameter, wie Größe, Bereich und Frequenz, konkret berechnet werden und, wenn notwendig, kann ein Austausch im Entwurf vorgenommen werden, um eine Feder zu erhalten, die für eine gegebene Anwendung am geeignetsten funktioniert.

In Fig.4 ist eine alternative Ausführungsform dargestellt, wobei gleiche Teile mit den Gleichen Bezugsziffern versehen sind, wobei zur besseren Unterscheidung der Index a angehängt ist. Die Fig.4 zeigt eine Schreibfeder 15a, die durch einen Motor 11a über eine Welle 12a angetrieben wird, die einen Hebel 25;) trägt, an dem ein Arm 26a bei 27a in einem Drehlager befestigt ist. Ein flexibles Band 28a, eine Säule 31/1 und ein zylindrischer Teil 32a des des Armes 26;/bewegen das nicht gelagerte, d. h. das freie Ende nil der Schreibspitze des Armes 26a, an dem ein Tintenstrahler 35a angebracht ist, und zwar wird das Ende auf einem im wesentlichen linearen Weg bewegt und mit einer Amplitude und Frequenz, die proportional zu der Schwingungsbewegung der Welle 12a und des

H) Armes 25a ist.

Der Tintenstrahlcr 35a wird mit Tinte von einem Tintenvorrat 49a über ein Plastikröhrchen 48a und ein im wesentlichen starres Röhrchen 40a versorgt, das in der Aushihrungsform nach Fig.4 durch eine Öffnung

51 in der Achse des Drchlagers 27a, durch eine Passage 52 in dem Arm 25a und durch eine Öffnung 41a im Zentrum der Motorwelle 12a verläuft. Das Röhrchen 40a besteht aus einem viskoelastischen Röhrenteil 43a und einem aus rostfreiem Stahl bestehenden Röhrchen 45a, das geeignet ausgebildet ist und in der öffnung 41a durch Kugeln 47a gehaltert ist.

Da in dem vorliegenden Fall die Öffnung 41a mit der Achse der Welle 12a koinzident ist, ist es verständlich, daß die Relationen, die oben in Verbindung mit F i g. 2

beschrieben worden sind, auch für die Ausführungsform nach F i g. 4 gelten. Die Ausführungsform nach F i g. 4 vermeidet jedoch, daß ein separater und beabstandet angeordneter Haltcrungsblock 42 vorgesehen sein muß. Im Vorstehenden wurde ein Streifenschreiber bein schrieben, der eine Tintenzuführanordnung aufweist, die bei den zu erwartenden Kräften, verursacht durch Geschwindigkeit und Beschleunigung, die geeignete Arbeitsweise des Tintenstrahles nicht nachteilig beeinflußt. Die Anordnung ist leichigewichtig und hemmi

praktisch nicht den Federmechanismus, so daß sie das geeignete Ansprechvcrhaltcn des Streifenschreibeis nicht nachteilig beeinflußt. Der Aufbau der Anordnung ist einfach und technisch unkompliziert, so daß er wirtschaftlich herzustellen und zu handhaben ist.

«η Wenngleich auch der Streifenschreiber gemäß der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit einer Schreibfeder vom Tinicnstrahlertyp entwickelt worden ist. ist es für den Fachmann verständlich, daß die Vorteile ebenso auftreten in Verbindung mit einer

Schreibfeder eines unter Druck stehenden Tintensystems, bei dem die Feder selbst nur eine einfache, einen Tropfen oder einen Strom ausbildende und richtende Düse ist, die über ein Röhrchen aus einer unter Druck stehenden Tintenversorgung mit Tinte versorgt wird.

so Der Ausdruck »Tintenfeder« ist daher, auch in den Ansprüchen, ganz generell zu verstehen.

Im Vorstehenden wurde ein Streifenschreiber von der Art beschrieben, bei der die Schwingwelle eines Motors einen Arm in einer Ebene antreibt, die senkrecht zu der Welle durch eine Verbindung verläuft, und veranlaßt, daß die Schreibspitze des Armes sich in einer geraden Linie bewegt Die Schreibeinrichtung der Feder ist ein Tintenstrahler, der mit Tinte über eine im wesentlichen starre Zufuhr versorgt wird, die wesentliche Teile an

t>o entgegengesetzten Seiten der Achse der Welle hat und die in einer Achse drehbar gehaltert ist, die kollinear mit der Achse der Motorwelle ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Streifenschreiber zum Aufzeichnen eines Signals, mit einem vom Signal beaufschlagten Motor, an dessen Ausgangswelle, die mit der Amplitude und Frequenz des Signals schwingt, ein Hebel befestigt ist, an dessen freiem Ende, das eine Bewegung ausführt, die proportional zu der Bewegung des Umfanges der Ausgangswelle ist, ein Arm drehbar gelagert ist derart, daß er in einer Ebene schwingt, die beabstandet von der Ausgangswelle ist und senkrecht zu ihr steht, und mit einer Anordnung zur Steuerung der Drehlagerung dieses Armes derart, daß das freie Ende des Armes, an dem eine Schreibfeder angebracht ist, sich auf einer linearen Bahn bewegt mit einer Amplitude und Frequenz, die proportional zu der Bewegung des freien Hebelendes ist, wobei sich Bahn und Hebelende auf entgegengesetzten Seiten der Ausgangswelle befinden, gekennzeichnet durch eine Tintenfeder (35) als Schreibfeder, durch eine Anordnung (42) mit einer öffnung (41) fluchtend mit der Achse der Ausgangswelle (12), die entfernt von dem Arm (26) angeordnet ist, und durch eine Tintenzufuhr, die eine im wesentlichen starre Zuleitung (44) enthält, die sich von der Tintenfeder (35) entlang des Armes (26) zu seinem drehbar gelagerten Ende (27) und von dort aus auf diese öffnung hin und durch diese hindurch zu einem Tintenvorratsbehälter (49) erstreckt.

2. Streifenschreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung, die eine Zufuhr zu und durch die Öffnung (41) bildet, eine starre Röhre (45) aufweist, die in der Öffnung (41) drehbar gelagert ist und in Richtung des drehbar gelagerten Endes des Armes (26) geknickt ist, und daß die Anordnung zur Bildung einer Zufuhr von der Tintenfeder entlang des Armes zu seinem befestigten Ende eine viskoelaslische Röhre (44) aufweist, die im wesentlichen starr an dem Arm angebracht ist und in die starre Röhre eingepaßt ist.

3. Streifenschreiber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung, die eine öffnung aufweist, ein Halterungsblock (42) ist, der in Bezug auf den Motor (12) fest angeordnet ist.

4. Streifenschreiber nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung, die eine Öffnung aufweist, einen Durchgang (1) durch den Arm (26) aufweist, wobei die öffnung (4ia) in der Welle des Motors ausgebildet ist.

5. Streifenschreiber mit einer Schreibfederanordnung, die einen Arm aufweist, an dessen einem Ende eine Tintenfeder befestigt ist, die einen Motor besitzt, zur Erzeugung von Schwingungen um eine Achse in Antwort auf Signale, und mit einem Mechanismus, der an dem Motor und dem Arm angekoppelt ist, derart, daß der Motor den Am in einer Ebene bewegt, die beabstandet senkrecht >:u dem Motor verläuft, und dadurch gekennzeichnet, daß eine Anordnung (42, 11) vorgesehen ist, die eine öffnung (41, 4t a) vorgibt, die mit der Achse (12) ausgerichtet ist und beabstandet von der Ebene verläuft, und daß eine im wesentlichen starre Tintenzufuhr (44, 45) vorhanden ist, die sich durch diese Öffnung erstreckend in ihr drehbar gehalten is! und sich zu der Tiiitenfedcr (35) hin mit einer Schleife auf der Seite der Achse entgegengesetzt zu der Tintenfeder erstreckt.