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Vorrichtung zum Registrieren von Meßgrößen auf einem vorzugsweise
endlich bemessenen, bewegten bandförmigen Aufzeichnungsträger Bei Registriergeräten
für eine laufende Aufzeichnung von Meßgrößen, z. B. bei Elektrokardiographen, wird
eine straffe Ausspannung des meistens bandförmigen, mit gleichbleibender Geschwindigkeit
durch das Schreibwerk laufenden Aufzeichnungsträgers verlangt, um stets die richtige
Zeitzuordnungsmöglichkeit für die Meßgrößenschwankungen zu sichern. Es hat sich
demzufolge zur Konstanthaltung der Geschwindigkeit und zunn straffen Ausspannen
des Aufzeichnungsträgers ein Bandantriebs-Prinzip durchgesetzt, welches nicht auf
der Anpassung der Energiezufuhr an den zum Transport und zur Strekkung des Aufzeichnungsträgers
erforderlichen Energiebetrag sondern auf der Abbremsung des Bandes und Vernichtung
überschüssig zugeführter Antriebsenergie beruht. Dieses bekannte Entwicklungsprinzip
bildet den Ausgangspunkt der vorliegenden Erfindung. Es ist an Hand F i g. 1 beschrieben.
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Der aus einem Vorrat entnommene, etwa von einer Rolle 19 abgewickelte
Aufzeichnungsträger 1 wird bei dem in F i g. 1 dargestellten bekannten Antriebsprinzip
zunächst durch ein Brems- oder Spannwerk 3 gezogen, das von einer Bremsbacke 3 a
und einem Gegenlager 3 b gebildet wird. Dann läuft er an der Schreibstelle über
eine Umlenkkante 4, wo der vom Meßwerk 7 bewegte Schreibarm 8 die Schreibspur, z.
B. durch Abschmelzen einer opaken Wachsschicht, auf dem Aufzeichnungsträger
1 erzeugt. Dieser gelangt dann nach Umlenkung an der Schreibkante 4 zu dem
Antriebswerk 2 und wird dort von einem Rollenpaar 2 a, 2 b, das an einen
Antriebsmotor 18 gekupkelt ist, erfaßt. Die Bremse 3 dient im Zusammenspiel mit
dem Antrieb 2 zum straffen Ausspannen und bei sogenannter Kantenschreibung zum glatten
Umlenken des im allgemeinen bandförmigen Aufzeichnungsträgers 1 um die Umlenkkante
4. Die von dem Antrieb 2 aufgebrachte und auf den Aufzeichnungsträger
1 übertragene Zugkraft dient zur überwindung der Reibung an der Vorratsrolle
19, an der Bremse 3, an der Schreibkante 4 und schließlich auch zur Überwindung
der inneren Bandsteife beim Ausspannen einerseits und beim Umbiegen an der Schreibkante
andererseits. Da im allgemeinen die Aufzeichnungsträger eine geringe Elastizität
besitzen; muß von der Bremse 3 eine große Reibungskraft zur Bandstraffung aufgebracht
werden, so daß bei der bekannten Bauart an dieser Stelle der größte Teil der Antriebsleistung
durch Reibungswärme verlorengeht. Demgegenüber fallen die Anteile zur Überwindung
der inneren Reibung des Aufzeichnungsträgers und die Reibungskräfte an der Kante
und an den Vorratsrollen weniger ins Gewicht. Die Erfindung betrifft nun eine Vorrichtung
zum Registrieren von Meßgrößen auf einem vorzugsweise endlich bemessenen, bewegten
bandförmigen Aufzeichnungsträger, welcher durch eine Antriebsvorrichtung fortbewegt,
zum Zwecke der Erzeugung orthogonaler Aufzeichnungen mittels eines nach dem Kantenschreiberprinzip
arbeitenden Registrierorgans an der Schreibstelle über eine Schreibkante gezogen
und durch entsprechende Mittel in straffer Spannung geführt wird, und ist dadurch
gekennzeichnet, daß durch ein mit festgelegter Geschwindigkeit getriebenes, der
Schreibkante nachgeordnetes Antriebsrollenpaar der Aufzeichnungsträger fortbewegt
wird, und daß auf diesen als Mittel zum straffen Ausspannen des Aufzeichnungsträgers
ein der Schreibkante vorgeordnetes und mit dem Antriebsrollenpaar gekuppeltes Bremsrollenpaar
einwirkt, dessen Umfangsgeschwindigkeit in jeder Betriebsphase kleiner bleibt als
diejenige der Antriebsrollen.
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Der Erfindungsgedanke war das Ergebnis einer eingehenden Untersuchung
der bei der Bremsung eines Bandablaufs mitspielenden Faktoren. Er führt zu einer
im wesentlichen reibungsverlustfreien straffen Ausspannung des Aufzeichnungsträgers
1 während seines Durchlaufs durch die Schreibstelle. Dabei spielt besonders der
Umstand eine Rolle, daß durch einfache mechanische Reibung wirkende Bremsbacken
nicht angewandt werden, viehmehr an ihrer Stelle das die Bremse darstellende Organ
aus einem Paar von den Aufzeichnungsträger kraftschlüssig erfassenden Rollen besteht.
Desweiteren ist es wesentlich, daß bei der Erfindung neben der über den Aufzeichnungsträger
selbst wirkenden Kupplung noch
eine solche Kupplung zwischen dem
Bremsrollenpaar und dem Antriebsrollenpaar vorgesehen ist, daß zwangläufig die Umfangsgeschwindigkeit
am Bremsrollenpaar und damit die Fördergeschwindigkeit für den Aufzeichnungsträger
an dieser Stelle in jeder Betriebsphase kleiner als diejenige der Antriebsrollen
bleibt. Dieses Merkmal allein gewährleistet, daß der Aufzeichnungsträger beim Durchlauf
zwischen dem Bremsrollenpaar und dem Antriebsrollenpaar und damit an der Schreibstelle
gedehnt und straff ausgespannt über die Schreibkante gezogen wird, ohne daß damit
eine Abbremsung mit wesentlicher Verlustleistung durch Reibungsarbeit verbunden
ist. Die verlangte Kupplungsart erlaubt es zwar, daß der Aufzeichnungsträger am
Bremsrollenpaar langsamer läuft als am Antriebsrollenpaar, was für den Start des
Registriervorganges wichtig ist, weil dann der Aufzeichnungsträger sehr rasch straff
ausgespannt wird. Das Bremsrollenpaar kann dann mit steigender Spannung bis zu einer
maximalen Umfangsgeschwindigkeit beschleunigt werden, die aber kleiner als die Umfangsgeschwindigkeit
am Antriebsrollenpaar bleibt. Dieses Verhalten ist notwendig, um die einmal erreichte
Bandspannung weiter aufrechtzuerhalten. Jede am Bremsrollenpaar auftretende Tendenz
zu einer Beschleunigung gegenüber dem Antriebsrollenpaar wird durch die geforderte
Kupplungsart notwendigerweise unterbunden. Das Bremsrollenpaar kann also dem Zug
des Bandes nicht mehr nachgeben, als es die Kupplung erlaubt. Im stationären Betrieb
liegen dann die Verhältnisse genauso wie bei einem unter Spannung um zwei getrennte,
feste Spulen gelegten endlosen, geschlossenen, elastischen Band. Es wird kein wesentlicher
Leistungsanteil zur Abbremsung verbraucht. Lediglich zur Überwindung der Reibung
in den Spulenlagern und der inneren Reibung im Band beim Strecken und Biegen wird
selbstverständlich eine gewisse Arbeit verbraucht, die aber in keinem Verhältnis
zu der verlorenen Bremsarbeit steht, wenn die Streckung allein durch Reibungsabbremsung
mittels Bremsbacken und dergleichen Mittel erzwungen wird.
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Der Stand der Technik kennt eine solche Lösung des Problems der straffen
Ausspannung eines an einer Schreibkante scharf umgelenkten Aufzeichnungsträgers
noch nicht. Bei einer früher vorgeschlagenen Antriebsvorrichtung für Registrierstreifen
sind die Manteloberflächen einer Vorrats- und einer Aufwickelspule ständig in kraftschlüssiger
Mantellinienberührung, und der von der Vorratsspule über ein Transportrad nach der
Aufwickelspule geführte Registrierstreifenteil bildet einen geschlossenen Bewegungszug.
Diese Vorrichtung vermag aber weder eine sehr straffe Ausspannung des durch die
Schreibstelle laufenden Aufzeichnungsträgers zu erzeugen noch eine solche aufrechtzuerhalten,
weil bei ihr kein besonderer Brems- bzw. Ausspannmechanismus vorgesehen ist. Selbst
in dem Falle, daß infolge der kraftschlüssigen Berührung zwischen der Aufwickelrolle
und der Abwickelrolle die Aufwickelgeschwindigkeit völlig gleich der Abwickelgeschwindigkeit
des Aufzeichnungsträgers wäre, was wegen des unvermeidbaren Schlupfes zwischen beiden
Rollen nur in der Theorie eintreten wird, würde allmählich der Aufzeichnungsträger
an der Schreibstelle erschlaffen oder zumindest seine anfängliche Spannung allmählich
verlieren. Eine auf das Papier einmal ausgeübte Streckung geht nämlich wegen der
nicht idealen Elastizität bei Fortfall der Streckungskraft nicht wieder ganz zurück.
Bei durchlaufendem Registrierstreifen sehr großer Länge summiert sich dieser Längenzuwachs
in einem Maße, daß der Streifen sehr bald erschlafft. Deshalb ist die ältere Vorrichtung
eine Funktion im Sinne der Erfindung auszuüben nicht geeignet. Es wird bei ihr keine
Bremsarbeit während des Durchlaufs des Aufzeichnungsträgers durch die Schreibstelle
geleistet.
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Bei bekannten Beruhigungsvorrichtungen für Filme mittels gedämpfter
Rollen werden zur Verhinderung der Übertragung von Geschwindigkeitsschwankungen
des Antriebsmechanismus auf das Band keine untereinander gekuppelten Antriebs- und
Bremsrollen vorgesehen, und an keiner Stelle wird eine in diese Richtung weisende
Anregung vermittelt.
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Ähnlich ist das Verhältnis zu bekannten Vorrichtungen zur Verhinderung
des seitlichen Auswanderns eines Aufzeichnungsbandes, wo sogar mit einer Reibungsbremse
gearbeitet wird, was mit Hilfe des Vorschlags der Erfindung gerade vermieden werden
soll.
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Der Stand der Technik hat demnach eine reibungsverlustfreie straffe
Ausspannung eines bandförmigen Aufzeichnungsträgers in der Art des Erfindungsvorschlags,
bei welcher praktisch die zum Ausspannen notwendige Arbeit ohne Verlust wieder dem
Antrieb zugeführt wird, noch nicht gekannt.
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Die Erfindung ist an Hand F i g. 2 und 3 erläutert. F i g. 2 zeigt
eine Möglichkeit zur Verwirklichung des Erfindungsgedankens. Danach sind die Bremsrollen
3 c, 3 d mit einer der Antriebsrollen 2 a, 2 f starr derart gekuppelt,
daß die Umfangsgeschwindigkeit der ersteren höchstens gleich, vorzugsweise etwas
kleiner als diejenige der letzteren ist. Wegen des daraus sich ergebenden Verhältnisses
der Durchlaufgeschwindigkeiten des Aufzeichnungsträgers 1 wird ein endliches Stück
desselben stets straff ausgespannt und erfährt eine gewisse Verlängerung. Zweckmäßig
ist aber, wie F i g. 2 zeigt, eine Rutschkupplung vorzusehen, die durch die federnde
Lagerung der Gegenrolle 3 c der Bremse mittels des Hebels 6 a und der Feder 6, vorzugsweise
mit einstellbarem Andruck, gebildet wird. Diese Rutschkupplung kann Ungleichmäßigkeiten
des Laufs und in der Steife des Aufzeichnungsträgers ausgleichen. Ein gegebenenfalls
dabei eintretender geringer Schlupf bedingt praktisch nur vernachlässigbare Reibungsverluste.
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In der Ausführungsform nach F i g. 3 sind die Bremsrollen 3 c, 3 d
über einen Freilauf 5 a, 5 b, 5 c
mit dem Antriebsrollenpaar 2 a, 2 b
derart gekuppelt, daß die Bremsrollen nur von dem durchlaufenden Aufzeichnungsträger
mitgenommen werden können. Infolgedessen bleiben sie zuerst beim Einschalten des
Bandtransports bis zur Erreichung der straffen Ausspannung des Aufzeichnungsträgers
noch im Stillstand. Beispielsweise mittels einer Klinkensperre 5 e, 5 d im Freilaufgetriebe
wird bei entsprechender Bemessung der Rollendurchmesser sichergestellt, daß die
Umfangsgeschwindigkeit an den Bremsrollen in jeder Betriebsphase kleiner, allenfalls
höchstens gleich derjenigen der Antriebsrollen bleibt und der Aufzeichnungsträger
nach Maßgabe der Umfangsdifferenz der beiden Rollenpaare gestreckt und ausgespannt
wird. Wie im vorerwähnten Beispiel ist eine der Bremsrollen 3 c, 3 d wiederum möglichst
mit einstellbarem Andruck federnd gelagert.
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Bei Befolgung des Erfindungsgedankens führt das straffe Ausspannen
der meist wenig elastischen Aufzeichnungsträger
nicht zu nennenswerten
Reibungsverlusten. Soweit Arbeit bei der Bremsung geleistet werden muß, kann diese
in einer wieder verwertbaren Form in das Antriebswerk für den Aufzeichnungsträger
zurückgeführt werden. Infolge des dadurch bedingten geringen Leistungsbedarfs der
Antriebswerke können im Vergleich zu bisher leichtere Motore verwendet werden, was
neben einer Gewichtsersparnis auch eine Raumersparnis ergibt. Diese Vorteile kommen
den Bestrebungen nach einem leichten raumsparenden Aufbau von Registriergeräten
entgegen.