CN1236476A - 压纹的声迹 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于手动,机械地再现短声音信息的装置,由一平坦的、多层的材料(1)组成,在该材料中被压纹一纵向轮廓(2)。通过一铣处理制做该压纹模。

Description

压纹的声迹

本发明涉及一种手动、机械地再现短声音信息的装置。它还涉及将该装置应用于印刷品。本发明最后涉及一种制造这样一声音再现装置的方法。

在许多情况下期望将声音信息结合进大量生产的印刷品，例如杂志、包装盒、书、贺卡等。设置声迹给予印刷品以声音再现装置的附加功能。这样视觉信息可被补充有声音信息。

从美国专利2,997,306(“Book With Talking Pages”)得知这样一装置。这是一本书，其页上有一细长的、凸纹样的声迹。通过压纹入由“例如纸或塑料的刚性材料”制成的页而结合该声迹。用特定的扫描笔尖沿纵向扫描该声迹使该页处于可听闻的机械振动中。

该已知的装置存在有困难：所述材料不是等同地适于制造声音再现装置和印刷品。通常的卡纸板或纸张具有一粗糙的表面，不允许充分地压纹精细的声音凸纹。扫描导致响的噪声，极大地削弱了再现质量。由于纸张和卡纸板通常不是特别稳定的，该条会很快地磨破。某些塑料允许更好地压纹声迹但难以印刷且因此仍不适于印刷介质。

还一个缺陷是需要一特定的扫描笔尖。触摸是不实际的且可易于被磨损。

最后，由于该已知装置中的声迹不是平坦的而是被压透以在下侧形成凸起(美国专利2,997,306中的图3)，阻碍了系列生产。因此必须总是使用不仅一阴模(设置有该声音凸纹的反面)用于压制，而且还要使用一阳模。因此可仅使用许可一阳模的加工。还有，由于该凸起削弱了可叠放性和处理。最后，该声音凸纹也可被压缩且因此通过加载在其上叠放的张页而被损坏。

为了制做声迹，美国专利4,121,835(“Sound Producing Straw”)和美国专利695,159(“Apparatus for Reproducing Sound”)公开了使用压纹轮。这种方法复杂且没有专用的设备不能被应用于印刷介质。

为了在压纹轮上设置声音凸纹，美国专利695,159(“Apparatusfor Reproducing Sound”)陈述了雕刻作为一方法。德国专利202594(“Sprechmaschine mit Aufnahmewalze(bzw.Platte)mit schrauben-(bzw.Spiral-)formigen Rippen”)陈述了一种用于制做一声音凸纹的方法，其中在一薄膜上安装一圆形锯齿样切削轮并跟随薄膜的运动。移动通过切削边，该轮将该凸纹切削成一肋。

这些已知的方法存在有缺陷：需要一专用的装置用于雕刻或切削该凸纹。通常，这是不经济的。

因此，本发明的目的在于提供一种手动、机械再现短声音信息，特别是语音，该短声音信息可通过压纹被结合进平坦的材料，达到高的再现质量，具有足够的寿命，易于触摸且可用通常的设备被有效地制做。本发明的另一目的在于提供一种压纹方法，用于使用可得到的机器在印刷介质中设置声音凸纹。最后，本发明的目的在于提供一种方法，用于用一简单的方法并使用现有的设备设置一适用为压纹模的凸纹样表面。

本发明的目的是通过压纹一多层材料而实现的。这样的材料可结合有可易于印刷的特性和通过压纹被精确地描画轮廓的能力。

如果这些层中的一层是纸、纸板或卡纸板，另一层最好为漆层。其位于面对该声迹的该侧。光滑的漆最好使无光泽。除了漆层外，也可使用与声迹的压纹一起或之前施加的涂料、箔叠层、和热箔压纹。对于箔涂料，具体地使用包含聚丙烯、PVC以及聚乙烯、乙酸酯、聚酯和淀粉的厚度为约十微米至几十微米的箔。也可使用金属箔或涂覆金属的塑料箔。几个所述层(例如一被涂覆且被上漆的卡纸板材料)的组合同样也是本发明的部分。

令人惊讶的是多层材料适用于简单地产生细致的且持续的声音轮廓。例如预期在压纹或涂覆期间非常大地弯曲凹进的卡纸板层太硬而不能清楚地压纹轮廓。而且，假定漆层通过漆沉积在该轮廓的精细的槽中而破坏该压纹模，或假定该漆(或塑料等)层自身在压纹或拆离卡纸板期间将被破坏。令人惊奇地，情况不是，或几乎不是这样。

该材料最好在其整个表面上被多层设置，但如果仅有声迹的区域被多层设置，例如以简单的窄箔条或用漆进行部分印刷的形式就根本上足够了。

该声迹被执行以使足够地宽以便可用指甲方便地且可靠地扫描。这使得一扫描笔尖是多余的且便于触摸。该条至少约8毫米宽，但最好约20毫米。由于该声迹不是总在同样的地方被扫描，该宽条还提高了使用寿命。

自然也可使用除指甲以外的物件进行扫描。具体地可使用一带有角度的物件的角部进行扫描，例如塑料磁盘、尺子或以检测板格式(DIN 9752)的卡例如检测卡、信用卡、电话卡、俱乐部会员卡、健康保险卡或身份卡、或书签的角部。也可使用呼叫卡、明信片或其他用硬的纸或卡纸板制成的卡。带有坚固的凸圆的边缘的物品，例如硬币同样也适用为扫描物件。一段弯曲的线，例如曲别针也是适用的。

与美国专利2,997,306(“Book With Talking Pages”，图3)中不同，该声迹在下侧是平坦的，即未被压透以使在该材料的下侧上形成一凸起。由于不使用一阳模制做声迹，这样简化了制做。由于在背面没有凸起的页张可更好地叠放且在装订、粘合、包装及其他加工中可被更好地处理，同样也便于处理。

通过形成声迹以使比在丘的区域中更多地在谷的区域中压缩多层材料，避免了压透。这样通过压缩而不是通过压纹使凸纹产生。为此目的，至少一层必须由可充分压缩的材料，最好是例如厚纸、卡纸板或纺织纤维的纤维材料组成。该材料在厚度上比高的凸纹被压缩得更多。即使在该高度轮廓的最大程度的凸出峰中，该材料最好被压缩其厚度的至少1/5。为达到满意的效果，通常需要总厚度(所有层)至少为300微米的材料。如果页张在压纹后被叠放，由于在压缩后，全部的声迹比周围要深，可防止该声迹通过在其上加载页张而被损坏。最后，在压纹期间进行压缩提高了该声迹的区域中的材料的强度。这样该声迹更缓慢地磨破。

所使用的压纹机器最好是在印刷工业中用于处理纸张和卡纸板的冲压机和压纹机。这些机器在现有技术中从未被用于制做声音再现装置，然而，试验表明这些机器的压纹力足以持久地压纹非常精细的且细致的高度轮廓。由于与现有技术中用于压纹声音轮廓的压纹轮的压纹力相比，这些机器的压纹力要低得多，这是惊人的。而且，因为声迹的压纹可在做槽、穿孔或其他压纹的一个加工步骤中完成，该新的方法实现了特别有效率的生产。这样，例如当制做折叠盒时，不需要附加的工作。

为了能够使用这些机器，采用一在其表面上带有该表面凸纹的反面纹样的平模，即不是一压纹轮。

因为可不需要一被加热的模而在上述材料中令人惊奇地制做质量良好的凸纹，冷压纹是较佳的制做方法。冷压纹在精巧程度上低于热压纹，且用于冷压纹和冲压的机器比热压纹机器更普及。

另一种适用的压纹方法是热压纹。如果通过冷压纹不能获得声音再现装置的要求的再现质量、耐用性和可叠放性，可使用热压纹的方法。具体地使用塑料箔或板及非常薄的和/或涂覆塑料的卡纸板的情况很常见。该模被加热并根据材料具有约50与360℃之间的温度，对于某些塑料温度更高。采用塑料材料，选择一它们被轻微地增塑的压纹温度。

通过热箔压纹(例如采用一金属化或彩色化的压纹箔)可改善视觉外观，及可能地提高耐磨性和清晰度。或在凸纹的压纹之前或在与此的一操作中执行热箔压纹。

该凸纹由相对于声迹的纵向作横向延伸的一系列谷和丘组成。该纵向轮廓，即沿该声迹的纵向的该系列谷和丘根据待被如下编码的声音信息的振幅特性而被确定。

首先，通过对该材料的再现特性进行过滤，例如如果在该轮廓的扫描期间声音信息被再现至一不相称的程度则对高频进行衰减来适应该声音信息是有用的。如在制做无线电商业广告节目中，为了提高主观上感觉到的音量，还进行音量范围中的压缩。待被编码的声音信息的持续时间与声迹长度之间比例越大，该轮廓的谷和丘就越接近在一起且该轮廓幅度越低，必须保持以下说明的角度和曲率。通过通常在时间轴上压缩120至150％同时保持音高，可缩短该声音信息的持续时间。本技术领域的专家了解用于执行所述操作的装置和方法。

现制做一设置有表现待被压纹的凸纹的反面的凸起和凹入的压纹模。该模最好具有通常用于纸张和卡纸板处理中的压纹刀具的7毫米的高度。因此它可与大多数机器兼容。

该模的制做方法的特征在于以一特殊的方法使用一铣装置。通过自该轮廓条的纵向倾斜约30°至60°(具体为45°)的角度的一铣头在一坯料中制做该凸纹。该铣头至少具有一精密切削边且最好以直角结束。通过适当的软件进行计算机数字控制，该铣头在表面凸纹上逐行地运动，这些单独的行最好与该凸纹的谷和丘相平行地延伸。该铣头最好是一碳化物铣头。

本发明的方法特别利用两种情况。

第一种情况涉及所需的凸纹精度。与例如唱片的精度不同，它很低。再现的质量基本上不受凸纹精度的限制而受扫描方式的限制：手动触摸允许纵向轮廓的不精确的扫描。相对原始的放大方式是进一步的原因。放大通常是通过简单地将卡纸板作为一薄膜，任选地与一空心体结合在一起而得到的。该轮廓的幅度通常约为20至100微米。这样的原因首先在于高幅度意味着高音量，从原始放大的观点看这是重要的。其次，该幅度可被选择得仅这样大以使(如下面所解释的)该纵向的轮廓在任何处的倾斜量不大于约45°。采用现代的CNC铣刀，最好为高速切削型的，可获得几微米范围内的定位精度。这导致足以接近通过手动扫描可获得的最大再现质量的该被切削轮廓的一精度。自然因此仅许可不要求高再现质量的应用。惊人地，即使具有相对低的再现质量，可以容易理解的方式再现语音。因此，所述的方法特别适用于有声杂志的应用。

第二种情况涉及表面凸纹的形式。它由与在扫描器和凸纹之间的接触点的扫描方向(近似地)垂直延伸的交替的谷和丘组成。仅这样的凸纹可用本发明的方法被再现。该方法仅可制做带有大于90°孔径角的凸纹的限制不是一缺陷，因为该孔径角越大，该凸纹可被更加清楚地扫描。而且这意味着在扫瞄期间沿扫描方向施加相对低的力，其许可不费力且均匀的扫描。而该本发明的方法通常不适用于制做普通的被压纹的凸纹，对于制做本发明的声迹是令人惊奇地理想。

用于该模的较佳的材料为钢和黄铜。这些是通过压纹处理卡纸板和塑料中常用的材料。如果需要，例如可通过渗氮执行后续的硬化处理以提高模型的寿命。特别对于压纹卡纸板，也可使用刚性塑料作为材料。这开辟了通过从母模模制来制做多个塑料压纹模。应注意到采用高分辨率激光器刀具进行激光处理也可想象作为进行铣的一替换方法。

以下将结合附图对本发明进行更详细地说明。

图1示出了不是真实按比例绘制的该声迹，及用指甲触摸的纵向截面视图；

图2示出了该压纹模的透视表示图；

图3示出了用圆柱形冲压机压纹该声迹的概略性表示图；

图4示出了用平坦的冲压机压纹该声迹的概略性表示图：

图5a、b示出了可能材料的分层结构的两个概略性表示图；

图6示出了另一可能材料的分层结构的概略性表示图；

图7示出了带有一轻微的中凸的截面的压纹模的一实施例的概略性表示图；

图8示出了作为一折叠盒的声音再现装置的一实施例的透视表示图；

图9示出了作为一杂志的插页或书的一页的声音再现装置的一实施例的透视表示图；

图10示出了采用相对于该纵向轮廓的方向倾斜角度α的铣头的制做方法的概略性表示图，及通过相对于纵向方向横向地逐行运动所制做的凸纹沿纵向的截面视图。

在图1中示出压纹入材料(1)中的本发明的声迹(2)。它最好约200毫米长并由垂直于该纵向延伸的凸起和凹入组成。该声迹(2)比周围深，背面(3)是平坦的。通过用指甲(4)沿纵向扫描实现声音再现。

图2示出了模(5)的一优选实施例。限定表面凸纹(6)的长边(7、7’)被设置有一斜面(8)或一倒圆以防止压纹期间切削材料。在窄边(9、9’)，该凸纹以一平缓的，最好约5°的斜面结束以避免在该声迹的开始和结束处有干扰的噪音，它是随着从较深的声迹到周围的一快速转变(图1中的11、11’)而产生的。该斜面较长，最好约20毫米以使在压纹期间无台阶出现。

图3示出了通过一平坦的冲压和压纹机器进行的制做。该机器具有两个台板(12、13)。一个台板(12)承接该刀具。为同时压纹、冲压和开槽，它不仅承接模(5)而且还承接切削刀具(14)和开槽刀具(15)，在第二台板(13)上有一对应的相对调节器(16)。在压纹期间，这两台板被用高压按压在一起，材料(1)被定位在刀具和第二台板之间。通常仅有刀具台板(13)被加热用于热压纹。

图4说明了通过一圆柱形冲压机进行的制做。这里，模(5)也被安装在台板(12)上，但配对物是辊(17)。

图5a示出了材料的一可能的分层结构。在声迹的侧面上，一纤维材料层，例如卡纸板(18)被组合有一漆层，涂料层或一塑料箔(19)。两层(18)和(19)通过未分离地示出的一粘结层在边界(20)处被任选地牢固地互连。为图表设计的目的，在面对声迹的一侧上一般地印刷上该纤维材料层(18)。通常面对该声迹的纤维材料层(18)的一侧仅表现出该凸纹的粗糙的特征，而细致特征被压纹入面对该声迹的材料的层(19)中。

为不同的原因，每日使用期的许多印刷品由使用的多层材料组成。这样，为改善外观或提高耐用性的目的，书和产品目录首页经常被分层。图5b示出了在折叠盒中出现的一适用的分层结构：纤维材料层(通常为卡纸板)(18)、涂料层(19)和漆或热压纹箔(21)。未分离地示出粘结层。各层也可由多个成分组成，它们同样未被单独地在图中示出。具体地，这些分层箔可被附加地上漆或由可能不同材料的多个箔层组成。热压纹箔经常由一漆层和一金属层组成。

带有更复杂的层结构的材料自然也是本发明的一部分，例如该序列纤维材料、涂料、漆、热箔压纹。卡纸板食品包装盒另外还常设置有金属和塑料箔层以保护所装食品。象用作为衣服中的标签的涂覆有塑料的纺织品也是适用的材料。

ID和其他卡通常由焊接入塑料箔中的纸或卡纸板组成。图6示出了在两塑料箔层(19、19’)之间的一纸或卡纸板芯的这样一材料的分层结构。

采用具有一或多个卡纸板层的材料，形成该声迹以使其纵向对应于纤维的运行方向是有利的。卡纸板在运行方向上的刚性比在其横向上的刚性要大。因此声迹在纵向上更稳定并在扫描期间屈服更小。而且在纵向的横向上更易于弯曲该条且从而更一步提高了纵向上的稳定性。最后，这样可在用某些材料显现的声迹的区域中沿纵向抵抗这些波状的弯曲。

另一种抵抗这些弯曲的方法是选择在纵向的横向上轻微中凹的或中凸的模(5)的截面(22)，如图7所示。然而，在此情况下，通常需要一母模(23)作为该压纹模的配对物。

图8示出了声音再现装置的一实施例，其中该材料被进一步被处理成一空心体(24)，最好为一折叠盒。这具有该空心体起到共振空腔的作用的特殊的优点。该空心体的外表面(25)被设置有声迹(2)。当指甲或扫描物件扫过声迹(2)时，该表面(25)进入振荡，该振荡通过空心体(24)被进一步放大。该扫描物件例如也可是该折叠盒的盖或一撕下的盒片。后者被设置有一标记，该标记使使用者更易于进行适当的处理。装有一包含实际物品的袋的折叠盒(例如玉米片盒)是特别适用的。该袋可在使用前被取出，显然这样改善了再现的质量。除包装盒以外的其他空心体自然也是可能的，例如杯子、茎管、包装筒、罐头、CD盒、录像带盒及录音带盒。

图9示出了作为杂志插页、书的附录或页张(29)的一实施例。声迹也可被形成在杂志或书的通常由卡纸板制成的封面上。如果使用除指甲以外的其他扫描物件，该物件可以易于拆除的方式安装在该页上。例如将一硬币粘在该页上。

为更易于定向，该声迹(2)通过该声迹的区域中的材料的图形设计(26)，例如一彩色标记而被在视觉上突出出来。指示运动的方向(最好从顶到底)的一标记(27)方便了使用。该材料还设置有一涉及声迹(2)的要意且最好还包括使用指示的一铭文(28)。

通常使用者难以用均匀的速度扫描声迹(2)，即使他主观上认为他是在这样做。扫描速度通常在该条的开始处增加，而在其结束处降低。这导致再现中出现不希望的失真。为了使失真最小，使声迹(2)的头部和尾部不携载信息是有用的。通过在声迹的端部和该页的端部之间留出对应的位置可最简单地实现这一点。该头部和尾部各至少为10毫米长，最好为20毫米。如果声音信息的开始或结束没有或仅由一小的谐波分量(例如一嘘音)，一较短的头部或尾部通常是足够的，如果在该声迹上该声音的开始或结束被同时形成是较短的。

还可以想到的应用是文件夹、活页封面、文件、难题(puzzles)、比赛及收集员卡、手工图和贺卡。通过冲压设置有一压纹或某一样式(例如埃菲尔铁塔)的贺卡可容易地以相同的步骤装设有本发明的声迹。如果使用带有自粘结背面的材料，也可能提供一可被施加给其他物品的声音载体。

因为相对难以锻造，本发明的声音再现装置在许多情况下也执行一保密特征的功能，例如在入场券和客运票及包装中。

图10说明了通过铣制做该模的表面凸纹。采用根据本发明倾斜的铣刀逐行地铣出凸纹。这些行沿谷和丘的方向、即垂直于表示的页平面的方向延伸。这些行的相对高度和它们的截面共同地确定沿扫描方向的轮廓型式。各单独行(31)的截面由切削边端(32)的半径确定。

由于由这些行的连接的截面的轮廓所唤起的频率应在听觉上所感受到的频率范围之上，即在约15KHz之上，对单独行的数量设定一低限(且因此在该声迹的一给定的总长度上的它们的间隔x)。也就是说，各秒声音信息必须在至少约15,000行内被编码。

而且，由切削边的半径s确定的这些行的被弯曲的轮廓表示纵向轮廓的精度的损失。实际纵向轮廓(2)距理想行(33)的偏差y应基本上不大于由该刀具的定位精度所规定的精度，例如1微米。如果切削边端(32)的半径s尽可能地大，这可被实现，借此该半径不能大于该纵向轮廓的最小曲率半径r，通常约20微米。然后选择行间距x以使偏差y保持在所述范围内。按照近似公式 $x\≤\sqrt{4\mathrm{sy}-2y^2}$

如果s为20微米且y为1微米，得到行间距x约7微米。作为低限，获得每厘米轮廓约1500行。在优选实施例中，该模型约20至30厘米长及2至3厘米宽。因为相对大的行间距，导致该铣刀必须覆盖的小于1,000米的总长度。采用现代铣刀一具体为多边硬质合金刀具，例如六边刀具一因此可能在一单个刀具的刃边操作时间内制做整个声迹。这是一个重要的优点，因为刀具更换需要花很大的努力来定位新的刀具。

权利要求书

按照条约第19条的修改

1、一种用于以被压纹入一平坦材料中且具有对应于一声音信息的一高度轮廓的一细长的声迹来手动地再现该声音信息的装置，通过用一扫描边或扫描尖来手动地扫描该声迹使可听到该声音信息，该装置的特征在于至少在该声迹的区域中该材料包括两或更多层，这些层中至少两层的成分相互不同。

2、根据权利要求1的装置，其特征在于为正确表示至少在该声迹的区域中的该高度轮廓，该材料面对该声迹的层包括以下组分中的至少一种：

·漆

·涂料

·塑料

·金属

·陶瓷

3、根据权利要求1或2的装置，其特征在于面对该声迹的该层是一至少在该声迹区域中的箔叠层或箔热压纹。

4、根据以上任一权利要求的装置，其特征在于面对该声迹的该层至少在该声迹区域中具有小于300微米的厚度。

5、根据以上任一权利要求的装置，其特征在于该装置的这些层中的至少一层包括一纤维材料。

6、根据权利要求5的装置，其特征在于该纤维材料是以下材料中的一种：

Claims (20)

1、一种用于以被压纹入一平坦材料中且具有对应于一声音信息的一高度轮廓的声迹来再现该声音信息的装置，通过用一扫描边或扫描尖来扫描该声迹使可听到该声音信息，该装置的特征在于至少在该声迹的区域中该材料包括两或更多层，这些层中至少两层的成分相互不同。

2、根据权利要求1的装置，其特征在于为正确表示至少在该声迹的区域中的该高度轮廓，该材料面对该声迹的层包括以下组分中的至少一种：

·漆

·涂料

·塑料

·金属

·陶瓷

3、根据权利要求1或2的装置，其特征在于面对该声迹的该层是一至少在该声迹区域中的箔叠层或箔热压纹。

4、根据以上任一权利要求的装置，其特征在于面对该声迹的该层至少在该声迹区域中具有小于300微米的厚度。

5、根据以上任一权利要求的装置，其特征在于该装置的这些层中的至少一层包括一纤维材料。

6、根据权利要求5的装置，其特征在于该纤维材料是以下材料中的一种：

·纸

·纸板

·卡纸板

·织品。

7、根据以上任一权利要求的装置，其特征在于该材料的背面是平坦形成在该声迹的区域中的。

8、根据以上任一权利要求的装置，其特征在于在建立该声迹之前，被使用的一材料至少在该声迹的区域中具有至少30D微米的厚度。

9、根据以上任一权利要求的装置，其特征在于在该声迹的区域中，该平坦的材料被压紧其厚度的至少五分之一。

10、根据以上任一权利要求的装置，其特征在于该声迹具有至少八毫米的宽度。

11、根据以上任一权利要求的装置，其特征在于该材料被印刷在该声迹的区域中。

12、根据以上任一权利要求的装置，其特征在于该材料形成一盒子或一卡。

13、根据以上任一权利要求的装置，其特征在于该装置构成一可靠性部件。

14、一种用于制做根据以上任一权利要求的装置的方法，其特征在于该压纹方法是已知的以下装订方法中的一种：

·冷压纹

·热压纹

·箔热压纹

15、根据权利要求14的用于制做一装置的方法，其特征在于在采用一具有对应于该声音信息的反面的一高度轮廓的母模压纹该声迹期间，该材料放置在一平滑的配对物上。

16、根据权利要求14或15的的方法，其特征在于通过冷压纹进行该声迹的压纹。

17、根据权利要求14至16中任一项的方法，其特征在于在与压纹声迹相同的时间对该平坦的材料进行冲压。

18、一种用于制做用于根据权利要求14至17中任一项的方法的模的方法，其特征在于采用一铣头在该模上制做该高度轮廓的反面，该铣头沿横向在该模上以其切削点逐行地运动。

19、根据权利要求18的方法，其特征在于该切削边端是圆形的，该圆弧具有一小于该高度轮廓的最小曲率半径的半径。

20、根据权利要求18或19的方法，其特征在于该圆弧形切削边端的圆弧的半径不小于该高度轮廓的最小曲率半径的十分之一。

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