DE2724938A1 - Anordnung zur messwertaufzeichnung - Google Patents

Description

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Anordnung zur Messwertaufzeichnung.

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Aufzeichnen von Messwerten mit einer Transporteinrichtung zum Transportieren eines streifenförmigen Aufzeichnungsträgers in Längsrichtung, mit einem Schreibstift, der mittels eines elektromagnetischen Antriebs entsprechend dem Verlauf des aufzuzeichnenden Messwerts längs einer Geraden parallel zur Oberfläche der Aufzeichnungsträgers und senkrecht zu dessen Transportrichtung bewegbar ist, und mit einem Signalgeber, der ein von der Lage des Schreibstiftes abhängiges Signal erzeugen kann. Eine derartige Anordnung ist aus der DT-OS 2 239 032 bekannt. Bei der bekannten Anordnung bewegt ein schwenkender Arm, mit dem

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der Stift über ein Gelenk verbunden ist, den Schreibstift in einem Führungsschlitz hin und her. Diese Führungsart des Schreibstiftes fordert eine verhältnismässig grosse Masse am Ende des Armes, wodurch bei höheren Schreibfrequenzen viel Kraftaufwand erforderlich ist und an einem grossen Arm verhältnismässig grosse Reibung entsteht, so dass die Anordnung viel Energie verbraucht. Insbesondere bei batterie-gespeisten Geraten ist solches weniger erwünscht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der obengenannten Art anzugeben, in der die geradlinige Bewegung des Schreibstiftes vollständig durch die elektrische Steuerung des Antriebs bewirkt wird, so dass keine zusätzlichen Reibungsverluste eingeführt werdai

Die Erfindung ist dazu dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb durch zwei lineare Motoren gebildet wird, deren Arbeitsrichtungen zueinander ungefähr parallel sind, die je einen feststehenden und einen beweglichen Teil enthalten, wobei der bewegliche Teil jedes Motors mit einem Arm gelenkig verbunden ist, welche Arme mit einem Schreibkopf verbunden sind, der den Schreibstift enthält, während der Signalgeber dazu ein-

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gerichtet ist, in Abhängigkeit von der Stelle des Schreibstiftes sowohl in Richtung auf die erwähnte Gerade als auch in der Transportrichtung des Aufzeichnungsträgers Signale zu erzeugen, wobei eine Regelschaltung zum derartigen Steuern des Antriebs vorgesehen ist, dass in der Transportrichtung keineunerwünschten Verschiebungen des Schreibstiftes auftreten.

Bei der bekannten Anordnung besteht der Signalgeber aus einem Schleifkontakt, der über eine Widerstandsbahn gleitet, wodurch ebenfalls zusätzliche Reibung entsteht. Um auch diese Reibung zu beseitigen, ist eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Anordnung dadurch gekenn- zeichnet, dass der Signalgeber einen festen und einen bewegbaren Teil aufweist, welche Teile einander mechanisch nicht berühren.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Anordnung,

Fig. 2 eine Unteransicht (teilweise im Schnitt) der in Fig. 1 dargestellten Anordnung,

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Fig. 3 einen Teil eines Signalgebers für die Anordnung nach Fig. 1 und 2,

Fig. 4 eine Schaltung für den in Fig. 3 dargestellten Teil,

Fig. 5 eine andere Ausführungsform des in Fig. 3 dargestellten Teils, und

Fig. 6 und 7 Beispiele einer speziellen Anwendung der erfindungsgemässen Anordnung.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellte An-Ordnung enthält einen Rahmen 1, in dem eine Vorratrolle 10 und eine Transportrolle 11 gelagert sind. Die Transportrolle 11 wird von einem (nicht dargestellten) Motor angetrieben, so dass die beiden Rollen auf eine an sich bekannte Weise für einen Aufzeichnungsträger 12 in Form eines Papierstreifens ei:ie Transporteinrichtung bilden. Diese Vorschubeinrichtung bewegt den Aufzeichnungsträger 12 inRichtung des Pfeiles 13 längs eines Schreibkopfes lh, der über Arme 15 mit einem Antrieb 16 verbunden ist. Dieser Antrieb kann den Schreibkopf 14 längs einer Geraden 17 senkrecht zu der Transportrichtung des Aufzeichnungsträgers entsprechend einem Messwert bewegen, der dabei als eine Kurve 18 auf dem Aufzeichnungsträger geschrieben wird.

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Der Aufzeichnungsträger 12 kann beispielsweise aus normalem Papier, auf dem mit Tinte geschrieben wird, aus wärmeempfindlichem Papier, auf dem mit einem erwärmten Stift geschrieben wird, oder aus Papier bestehen, das für Stromdurchgang empfindlich ist.

Der Antrieb i6 enthält eine magnetische Schaltung mit Magneten 19, Kernen 20 und 21, Jochen 22 und 23 und Luftschützen 24 und 25. In den Luftschlitzen befinden sich Spulen 26 und 27» die über Träger 28 und 29 an Achsen 30 und 31 befestigt sind. Die Achsen 30 und 31 sind in Lagern J2 axial verschiebbar gelagert und geradgeführt, so dass die Spulen 26 und 27 ebenfalls in axialer Richtung in den Luftschlitzen 24 und 25 bewegbar sind. Eine derartige Bewegung erfolgt, wenn die Spulen über (nicht dargestellte) Anschlussdrähte ein Strom durchfliesst. Durch Variieren der Stärke und Richtung dieses Stroms kann die Bewe -

20' gung gesteuert werden. Die Träger 28 und 29 sind mit Scharnieren 33 bzw. Jk an den Armen 15 verbunden.

Es ist nunmehr innerhalb gewisser Grenzen möglich, den Schreibkopf 14 jede gewünschte Bahn durch geeignetes Steuern der Spulen 26 und

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durchlaufen zu lassen. Meistens muss der Schreibkopf 14 längs der Geraden 17 geführt werden. In Fig. 2 ist der Schreibkopf 14 in der Mittelstellung und (gestrichelt ) in einer der äussersten Stellungen dargestellt.

Für die Steuerung des Stroms durch die Spulen 26 und 27 ist es notwendig, dass zu jedem Zeitpunkt die Lage des Schreibkopfes 14 genau bekannt ist. Hierzu ist die Anordnung mit einem Signalgeber ausgerüstet, der aus einer auf den Armen 15 montierten Sendespule 40 und zwei in Druckverdrahtung auf einem Träger 43 angeordneten Empfangsspulen 48 und 49 besteht. Venn die Sendespule 40 mit einer Wechselspannung hoher Frequenz erregt wird, entsteht ein hochfrequentes Magnetfeld, von dem ein Teil von den Empfangsspulen 48 und umschlossen wird. Welcher Teil umschlossen wird, ist von der Position der Sendespule 40 in bezug auf die Empfangsspulen 48 und 49 abhängig.

Der Träger 43 ist an der Unterseite mit einer Abdeckplatte 42 und an der Oberseite mit zwei Platten 44 und 45 abgedeckt, die beide aus einer Kunststoffplatte bestehen, die einseitig (die Oberseite) mit Kupfer beschichtet ist. Diese Platte absorbieren das Hochfrequenzfeld der Spule

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40, so dass es nicht aus der Anordnung heraustritt. Eine Metallplatte 50| die vorzugsweise einen Teil des Rahmens 1 bildet, hat die gleiche Punktion für das nach unten heraustretende Hochfrequenzfeld.

Das Gefüge der Platten 42 bis 45 ist über einen Block 46 und zwei Stäbe 47 am Antrieb 16 befestigt.

Die Abdeckplatte 42 hat noch die weitere Funktion des Auffangens des Schreibdrucks des Schreibkopfes 14 über einen Gleitstift 41. Hierdurch ist selbsttätig ein konstanter Abstand zwischen der Sendespule 40 und den Empfangsspulen~ 48 und 49 gewährleistet.

Die Stelle der Sendespule 40 auf der Mittellinie des Armes kann zunächst frei gewählt werden. Für eine Erläuterung der Wirkung des Signalgebers an Hand der Fig. 3 und 4 sei angenommen, dass die Sendespule 40 nicht, wie in den Fig.1 und 2 dargestellt, in der Mitte des Armes, sondern am Ende angeordnet ist, also konzentrisch;;:mit dem Schreibkopf 14. Die Empfangsspulen 48 und 49 können dabei die in Fig. 3 dargestellte Form aufweisen. Die Spule 48 ist auf der Oberseite des

Trägers 43 und die Spule 49 (gestrichelt darge-

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stellt) auf der Unterseite angeordnet· Jede der Spulen hat die Form eines rechteckigen Trapezes, und an der Stelle, an der die schrägen Seiten einander unter einem Winkel von 2 OC kreuzen, befindet sich der Ursprung eines rechteckigen Koordinatensystems, dessen X-Achse mit der Geraden 17 zusammenfällt. Zum deutlichen Hervorheben des Verlaufs der Leiter die die Spulen bilden, ist in bezug auf die Spule 48 die Spule 49 einigermassen versetzt dargestellt. In Virlichkeit decken sich die meist rechts liegenden Teile der beiden Spulen. Die Spulen 48 und 49 sind mit Anschlusspunkten 481, 482 bzw. 491, 492 versehen.

Eine jede der beiden Spulen 48 und bildet zusammen mit der (in Fig. 3 nicht dargestellten) Sendespule 40 einen Transformator mit variabler Kopplung. Wenn sich die Mitte der Sendespule gegenüber einem Punkt P mit den Koordinaten χ und y befindet, baut sich zwischen den Anschlusspunkten 481 und 482 eine Spannung VYg = V_Q K x.sinfC + y.cos qC ) und zwischen den Anschlusspunkten und 492 eine Spannung V^q ~ ^V0 V. ~^{sin 0}^ ⁺ y«^{cos 1}X auf. Hier ist V_Q der Spannung an der Sendespule proportional.

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Mit Hilfe der in Fig. 4 dargestellten Schaltung lassen sich daraus zwei Spannungen V und V ableiten, die ausschliesslich von χ bzw. von y abhängen. Dazu gelangt die Spannung V._ft an einen Transformator $h mit zwei gesonderten Sekundärwicklungen und die Spannung VYq an einen gleichartigen Transformator 55· Eine der Sekundärwicklungen des Transformators ^h ist mit einer der Sekundärwicklungen des Transformators 55 derart verbunden, dass am Ausgang 56 der Unterschied zwischen den beiden Sekundärspannungen entsteht, während die beiden übrigen Sekundärwicklungen derart miteinander verbunden sind, dass am Ausgang 57 die Summe der beiden Sekundärspannungen entsteht. Wenn davon ausgegangen wird, das Wiridungsverhältnis eines jeden der vier Transformatoren sei gleich n, so ist klar ersichtlich, dass die Spannung am Ausgang 56 gleich V = 2V_Qn.x sin 'S, und die Spannung am Ausgang 57 gleich V = 2V_Qn.y cos ίΛ. ist. Die Ausgänge 56 und 57 sind mit einer an sich bekannten Regelschaltung 60 verbunden, die die Ströme durch die Spulen 26 und steuert.

In dem beschriebenen Beispiel besteht eine jede der Spulen 48 und 49 aus einer einzigen Windung. Es wird einleuchten, dass durch die Ver-

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wendung einer Anzahl parallel verlaufender Windungen je Spule sich die Empfindlichkeit des Systems vergrössern lässt. Derartige Spulen sind mit den bekannten Techniken für die Herstellung von Druckverdrahtungen leicht anfertigbar.

In der obigen Beschreibung ist

die Lage der Sendespule 40 konzentrisch mit dem Schreibkopf angenommen, so dass die X-Achse, längs der die Spule 4θ bewegt werden muss, mit der Schreiblinie 17 zusammenfällt. Verlagert man die Spule 40 weiter zum Antrieb 16 hin, muss die Mitte der Spule eine Ellipse ausführen, um den Schreibkopf 14 längs der Gerader. 17 zu führen. Diese Ellipse geht in einen Kreis über, wenn die Sendespule 40 gemäss den Fig. 1 und 2 in der Mitte des Armes 15 angeordnet wird. Das bedeutet, dass die X-Achse des in Fig. 3 dargestellten Koordinatensystems in einen Kreisbogen übergeht, während die einander kreuzenden Leiter der Spulen und 49 entsprechend gebogen werden. Diese Spulen erhalten dabeidie in Fig. 5 dargestellte Form. Die Schaltung nach Fig. 4 kann dafür ohne Änderungen übergenommen werden. Eine Anordnung der Sendespule 4θ in der Mitte der Arme bietet

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einige Vorteile :

- da die Spule hO näher beim Drehpunkt der Arme 15 liegt, verringert sich der Einfluss ihrer Masse,

- der Schreibkopf 14 wird nicht von der Spule ^tO verdeckt, so dass die Kurve 18 früher abgetsen werden kann,

— die Breite des Trägers 43» die immer grosser als der Hub der Spule hO sein muss, braucht durch den kleineren Hub dieser Spule nicht grosser als die Schreibbreite zu sein.

Der beschriebene Aufbau der Anordnung

ist selbstverständlich nur ein Ausführungsbeispiel, zu dem mehrere Abwandlungen möglich sind. So können die Achsen 3O und 31 einen kleinen spitzen Winkel miteinander bilden, wodurch eine Verkleinerung des Drehwinkels der Scharniere 33 und Jk erreicht werden kann.

Der Antrieb l6 mit beweglichen Spulen " lässt sich nach Bedarf durch einen anderen Antrieb, zum Beispiel mit einem beweglichen Anker und ortfesten Spulen, ersetzen.

Der Signalgeber kann nach Bedarf auch auf andere Weise ausgeführt werden. Die Form der

Spulen 48 und 49 kann anders gerählt werden und

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weiterhin lassen sich beispielsweise Jkajpaixitive oder optische Signalgeber verwenden!.

In obiger Beschreibnng wmmdle davon ausgegangen, dass beim Schreiben der JKmnrqre 18 sich der Schreibkopf" i4 ausschliesslicm längs der Geraden 17 bewegt, also ausschliesslicn in der X-Richtung der Fig. 3- Es ist jed«»c:]hi auch möglich, den Schreibkopf derart zu sternem, dass er sich sowohl in der X- als auch. in. dleur Y— Richtung bewegt. Durch das Anwenden dieser Möglichkeit lassen sich mit einem eimzigffim Schreibkopf zwei Kurven schreiben, wie am Band der Fig. 6 und 7 dargelegt werden wind- Fig. 6 zeigt den Weg, den der Schreibkopf dazu znncklegcn muss, um einen Abschnitt mit der Lange 2L jedes* der beiden Kurven I8I und 182 zu schreiben. Ks wird jeweils ein Teil einer Kurve, zum Betspiel i8i„ geschrieben, während das X-Signal der anderen Kurve (n82) einstweilen in einen (nicht dargestellten) Speicher geschrieben wird. Beim Schreiben eines Abschnitts mit der Länge 2L der Kurve 181 bewegt sich der Schreibkopf über einen Abstand L in deir negativen Y-Richtung (vom Anfangspunkt 19O in Fig. 6 nach links), während das gespeicherte X—Signal mit doppelter Geschwindigkeit gelesen und ebenfalls

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• dem Schreibkopf zugeführt wird. Wenn der Punkt 191 erreicht ist, bewegt sich der Schreibkopf sehr rasch wieder über einen Abstand L in der positiven Y—Richtung und über einen Abstand, der von dem stellenweisen Abstand zwischen den Kurven 181 und I82 bestimmt wird, in der X- Richtung. Dabei wird über die (gestrichelte) Linie I83 der Anfangspunkt 192 des zu schreibenden Abschnitts der Kurve 182 erreicht. Die Linie I83 wird so schnell zurückgelegt, dass dabei keine sichtbare Spur auf dem Aufzeichnungsträger geschrieben wird. Ggf. kann beim Zurücklegen dieses Weges der Schreibkopf abgeschaltet werden. Anschliessend wird auf gleiche Weise wie bei der Kurve 181 ein Abschnitt der Kurve 182 bis zum Erreichen des Punktes 193 geschrieben, wonacH der Schreibkopf wiederum schnell über die Linie ~\8ΐΐ, die ebenfalls nicht aufgezeichnete wird, zum Anfangspunkt 192 zurückkehrt.'

" Venn kein Transport des Aufzeichnungsträgers erfolgt, wird also die in der Fig.6 dargestellte Figur, die die Bewegung des Schreibkopfes zeigt, immer wieder geschrieben. Wenn jedoch der Aufzeichnungsträger in Richtung des

Pfeiles I3 mit einer derartigen Geschwindigkeit

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vorgeschoben wird (Siehe Fig. 7)> dass dor Aufzeichnungsträger gerade einen Abstand L in der positiven Y-Richtung zurücklegt, während der Schreibkopf sich in der negativen Y-Richtung bewegt, schliessen die aufeinander folgend geschriebenen Abschnitte der Kun^ren 181 bzw. 182 (die nunmehr jeweils eine Länge 2L aufweisen) genau aneinander an, so dass zwei fortlaufende Kurven geschrieben werden.

Zum Schreiben,zweier Kurven 181 und 182 genügt es also, dass der Schreibkopf in der Y-Richtung mit einem Sägezahnsignal und in der X-Richtung mit einem einer der Kurven zugeordneten Messwertsignal gesteuert wird, das mit doppelter Geschwindigkeit aus einem Speicher gelesen wird, während das Messwertsignal der anderen Kurve in einen Speicher geschrieben wird.

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Claims (1)

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   PATENTAiJSPRUECIIE

   Anordnung zum Aufzeichnen von Messwerten mit einer Transporteinrichtung zum Transportieren eines streifenförmigen Aufzeichnungsträgers in Längsrichtung, mit einem Schreibstift, der mittels eines elektromagnetischen Antriebs entsprechend dem A'erlauf des auf zuzeichnenden MesswertsL.längs einer Geraden parallel zur Oberfläche der Aufzeichnungsträgers und senkrecht zu dessen Transportrichtung bewegbar ist, und mit einem Signalgeber, der ein von der Lage des Schreibstiftes abhängiges Signal erzeugen kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (16) durch zwei lineare Motoren gebildet wird, deren Arbeitsrichtungen zu einander ungefähr parallel sind, die je einen feststehenden und einen beweglichen Teil enthalten, wobei der bewegliche Teil (26, 27) jedes Motors mit einem Arm (i5) gelenkig verbunden ist. welche Arme mit einem Schreibkopf OM verbunden sind, der den Schreibstift enthält, während der Signalgeber dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von der Stelle des Schreibstiftes sowohl in Richtung auf die erwähnte Gerade (17) als auch in der Transportrichtung des Aufzeichnungs-

   trägers (12) Signale zu erzeugen, wobei eine Regel-

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   schaltung (6o) zum dei-artigen Steuern des
   Antriebs vorgesehen ist, dass in der Transportrichtung keine unerwünschten Verschiebungen des Schreibstiftes auftreten.
   2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch

   gekennzeichnet, dass der Signalgeber einen festen und einen bewegbaren Teil enthält, welche Teile einander mechanisch nicht miteinander berühren. 3· Anordnung nach Anspruch 2, dadurch

   gekennzeichnet, dass dor bewegbare Teil des Signalgebers eine mit den Armen (15) verbundene Sendespule {ho) enthält, während der feste Teil zwei in der Nähe der Sendespule (4o) angeordnete, orts— feste Empfangs spul en {h8, 49) enthält, wobei jede Empfangsspule mit der Sendespule einen Transformator mit variabler Kopplung bildet.
   4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3»

   dadurch gekennzeichnet, dass sich der bewegbare Teil des Signalgebers ungefähr in der Mitte der: Arme (15) befindet.

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