DE2704831C3

DE2704831C3 - Streifenschreiber

Info

Publication number: DE2704831C3
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: 1980-07-10
Also published as: US4136346A; JPS5332272B2; JPS52106755A; FR2340536A1; DE2704831A1; GB1562012A; DE2704831B2; FR2340536B1; CA1102392A

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.

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

Ein derartiger Tintenstrahl-Streifenschreiber 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 Entwurfsanalyse 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, Schreiberfederansprechgesch windigkeit, Tintenstrahlschreibgeschwindigkeit und das Fehlen von Tintenverspritzen, können vorbestimmt und gegeneinander ausgetauscht werden, um für eine gegebene Anwendung zu dem besten Entwurf zu kommen.

Ein weiterer Vorteil dieses Streifenschreibers liegt darin, daß er sich durch Leichtgewicht auszeichnet und auch ansonsten hinsichtlich des Ansprechens 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 Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt ι ο

F i g. 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 schematisch, mit einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

Die Fig. 1 zeigt schematisch einen Streifenschreiber 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 19 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 Motorwelle 12 zu bewegen, wird vorteilhaft ein Federmechanismus der Art, wie er in der US-PS 30 88 788 beschrieben ist, verwendet, wobei bei diesem Mechanismus die Motorausgangswelle 12 einen Hebel 25 trägt, dessen freies Ende sich proportional zu der Bewegung des Schaftumfanges 12 bewegt. Ein Arm 26 ist bei 27 an dem anderen Ende des Hebels 25 befestigt, der in einer Ebene schwingt, die von der Welle 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 Säu!e31,die teilweisedie Welle 12umgibt, verankert, und das Band 28 ist fest sowohl um die Säule 31 als auch um den zylindrischen 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 ^r>o zwar mit einer Amplitude und Frequenz, die propotional zu der Schwingbtwegung der Welle 12 und des Armes 25 sind; der Weg 33 und der Hebel 25 befinden sich dabei auf entgegengesetzten Seiten 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-Tintenstrahler 35 der Art, wie eF in der US-PS 36 83 212 gezeigt ist. Der Tintenstrahler 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 Tintenstrahler 35 werden t>5 elektrische Impulse angelegt, wobei für jeden Befehlsimpuls ein Tintentropfpn 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 Tintenstrahler 35 und dem Papier 16 ist.

Dadurch wird unabhängig von Relativgeschwindigkeit zwischen dem Tintenstrahler 35 und dem Papier 16 eine Aufzeichnungslinie mit gleichförmiger Dichte erzeugt.

Tinte wird zu dem 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 kolünear 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 isL Die Röhre 40 besteht vorzugsweise aus drei Teilen. Der Teil 43, der direkt mit dem Tintenstrahler 35 verbunden ist, v>-Ast eine energieabsorbierende viskoelelastische Röhre aul, 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 hinsiciv.lich 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 4) aus ist die Rohre 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 gehgert. Dir dritte Röhrenteil besteht aus einer anderen Plastikröhre 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 Rohre 45 ist leicht drehbar in dem 31ock 42 gelagert, im übrigen aber starr. Es tritt nur ein leichtes Drehen der Plastikteile 43 und 48 an den Stillen, an denen sie mit der Röhre 45 verbunden sind, auf, jedoch ist keine andere Störung oder Streckung der Röhre 40 vorhanden.

Die in der Rohre 40 befindliche Röhre wird jedoch wesentlichen Trägheitskräften ausgesetzt, die durch die Beschleunigung und die Verzögerung des Hebels 26 und des Armes 25 erzeugt werden. Jm Hinblick auf die Geometrie der Teile und im speziellen im Hinblick auf die Anordnung der Achse der öffnung 41 rotiert eine meßbare Röhrenl^H.nge 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 Tintcnstrahler ruht und seine Richtung ändert. Unter diesen Umstanden ist es relativ leicht zu berechnen, daß bei einem Schreiber, bei dem die Länge des Armes 2β und des Hebels 25 ungefähr I 1,25 cm (4¹/; inches) und 3.75 cm (1¹A inches) bei Abtastfrequenzen bis zu JO Hz und Abtaslamplituden bis zu 7.5 cm (3 inches) beträgt, von dem Tintenstrahler 35 eine maximale Geschwindigkeit von ungefähr 705 cm/sec (282 inches/scc) erreicht werden bzw. auf ihn im Maximum Bcschleunigiingskräfte von ungefähr I J4 g ausgeübt werden kann. Da jedoch die Tinte in dom Röhren'ci! 43 der um da¹; Dreh!a"cr 27 ro'.icr! !cüv.ci'.e durch die Tinte in der Röhre 45. die um die Achse der Moiorwcllc 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 Tintenstrahl 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 Tintenklippe über einer Tintenaustrittsöffnung von 0,008 mm bis 0.012 mm (2 —3 mil) der normalen Größe solcher Öffnungen zurückgehalten werden kann. F.in 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 freqiienzmodulierten Ausstoß der Tintentropfen beeinflußt. In diesem Zusammenhang ist es verständlich, daß normalerweise Tintentronfen kontinuierlich .iiisirpuoßen werden, wenn die Feder schnell bewegt wird, und es wurde gefunden, daß bei der vorhandenen Tropfencrzeugungsfolge bei einer schnellen Bewegung der Feder im Hinblick auf den erwähnten ausgleichenden Effekt ein unzureichender positiver Druck erzeugt wird, der nicht ausreicht, die Tropfenbildung 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 unvorhersehbarer. 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 F i g. 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 Ua über eine Welle 12a angetrieben wird, die einen Hebel 25c? trägt, an dem ein Arm 26a bei 27a in einen Drehlager befestigt ist. Ein flexibles Band 28a, eint Säule 31a und ein zylindrischer Teil 32a des des Arme: 26i7 bewegen das nicht gelagerte, d. h. das freie Ende mi

^r> der Schreibspitze des Armes 26a, an dem eir Tintenstrahler 35a angebracht ist, und zwar wird da: Ende auf einem im wesentlichen linearen Weg beweg und mit einer Amplitude und Frequenz, die proportions zu der Schwingungsbewegung der Welle 12a und de:

tn Armes 25λ ist.

Dcr Tintcnstrahler 35;) wird mit Tinte von einen Tintenvorrat 49a über ein Plastikröhrchen 48a ind eir im wesentlichen starres Röhrchen 40a versorg' das ii der Ausführiingsform nach l·'i g. 4 durch eine ('ffiuint

ι' 51 in dⁿr Achse des Drehlagers 27a, durch eine Passagi 52 in dem Arm 25;) und durch eine öffnung 41a in Zentrum der Motorwellc 12a verläuft. Das Röhreher

und einem aus rostfreiem Stahl bestehenden Röhrcher 45a. das geeignet ausgebildet ist und in der öffnung 41; durch Kugeln 47a gchaltert ist.

Da in dem vorliegenden Fall die öffnung 41a mit dei Achse der Welle 12;) koinzident ist. ist es verständlich daß die Relationen, die oben in Verbindung mit F i g. 't beschrieben worden sind, auch für die Ausführungsfoni nach F i g. 4 gelten. Die Ausführungsform nach F i g. <s vermeic'ot jedoch, daß ein separater und beabstande angeordneter Halterungsblock 42 vorgesehen sein muß.

Im Vorstehenden wurde ein Streifenschreiber be schrieben, der eine Tintenzuführanordnung aufweist, die bei den zu erwartenden Kränen, verursacht durch Geschwindigkeit und Beschleunigung, die geeignete Arbeitsweise des Tintenstrahles nicht nachteilig beein flußt. Die Anordnung ist leichtgewichtig und hemmi praktisch nicht den Federmechanismus, so daß sie da? geeignete Ansprechverhalten des Streifenschreiber? nicht nachteilig beeinflußt. Der Aufbau der Anordnung ist einfach und technisch unkompliziert, so daß er wirtschaftlich herzustellen und zu handhaben ist.

Wenngleich auch der Streifenschreiber gemäß der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit einer Schreibfeder vom Tintenstrahlertyp entwickelt worder 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 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 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

Patentaniiprüche:

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 iüt derart, daß er in einer Ebene schwingt, die beabstandet von der Ausgangswelle ist und senkrecht ;:u 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 Ausgangswellebefinden, gekennzeichnet durch eine Tintenfeder (35) als Schreibleder, 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 Jo Tintenvorratsbehälter (49) erstreckt.

2. Streifenschreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anord' -jng, die eine Zufuhr zu und durch die öffnung (41) bildet, eine starre Röhre (45) aufweist, die in der ö^rr:iung (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 viskoelastische Röhre (44) aufweist, w 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 I oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung, die eine Öffnung aufweist, einen Durchgang (1) durch den Arm (26) aufweist, wobei ¹So die öffnung (41 a) 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 Arm in einer Ebene bewegt, die beabstandet senkrecht zu «> dem Motor verläuft, und dadurch gekennzeichnet, daß eine Anordnung (42,11) vorgesehen ist, die eine öffnung (41, 4IaJ vorgibt, die mit der Achse (12) ausgerichtet ist und beabstandel von der Ebene verläuft, und daß eine im wesentlichen starre ^h"' Tintenzufuhr (44, 45) vorhanden ist, die sich durch diese Öffnung erstreckend in ihr drehbar gehaltert ist und sich zu der Tintenfeder (35) hin mit einer Schleife auf der Seite der Achse entgegengesetzt zu der Tintenfeder erstreckt.