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"Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung des Scllreibmittel-
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zulaufs zur Schreibeinrichtung mechanischer Schreiber Die Erfindung
richtet sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung des Schreibmitteizulaufs
zur Schreibeinrichtung mechanischer Schreiber in Abhängigkeit vom Betriebszustand
und der Schreibgeschwindigkeit mit einer zwischen Schreibmittelvorratsbehalter und
Schreibeinrichtung angeordneten Pumpe.
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In der modernen eQ- und Aufzeichnungstechnik kommt mechanischen Schreibern
eine erhebliche Bedeutung zu, wobei die Anforderunqen an die Präzissiorl und die
Geschwindigkeit solcher Schreiber ständig zunehmen. Bei derartigen Schreibern befindet
sich die Schreibeinrichtung, z.B. ein Röhrchenschreiber, in Schreibposition in mechanischem
kontakt mit der zu beschreibenden Unterlage, wobei der Schreibvorgang durch eine
durch elektrische Stellmotore bewirkte ReLativbewegung zwischen Unterlage und Schreibeinrichtung
zustande kommt. Bei Schreibern, an die höhere Erwartungen hinsichtlich
ihrer
Betriebsbereitschaft gestellt werden, wird mit flüssigen Schreibmitteln, wie z.B.
Tinte, Tusche oder ätzenden Flüssigkeiten, gearbeitet. Die besondere Problematik
bei diesen Schreibern besteht darin, daß das Schreibmittel einerseits bei Beginn
des Schreibvorgangs, wenn die Schreibeinrichtung in Kontakt mit der Unterlage gebracht
wird, sofort zur Verfügung stehen muß, danit von Anfang an ein gleichmäßiger Strich
erzielt wird, daß ein ausreichender Schreibmittelzulauf auch bei zunehmender Schreibgeschwindigkeit
gewährleistet sein muß und daß andererseits bei Beendigung des Schreibvorgangs,
wenn der Kontakt zwischen Schreibeinrichtung und Unterlage wieder aufgehoben wird,
der Schreibmittelzufluß zuverlässig unterbunden wird, um Tropfenbildung oder eine
zu starke Schreibmittelansammlung am Ende der Schreibeinrichtung zu vermeiden, was
zumindest eine Störung des Schriftbildes beim darauffolgenden Schreibvorgang zur
Folge hätte.
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Bei verschiedenen vorbekannten Vorrichtungen (US-PS 4 o54 883, GB-PS
738 745, GB-PS 707 894) zur Steuerung des Schreibmittelzulaufs wirkt auf die Flüssigkeitsoberfläche
im Schreibmittelvorratsbehälter während des Schreibvorgangs ein Überdruck und bei
Beendigung desselben ein Unterdruck. Solche Anordnungen sind wohl relativ einfach
zu konstruieren, besitzen aber den Nachteil, daß sich der nur mittelbar auf die
ausfließende Schreibflüssigkeit wirkende Druck relativ langsam auf- bzw. abbaut,
so daß mit solchen Anordnungen insbesondere dann kein befriedigendes Ergebnis zu
erzielen sein wird, wenn Schreibvorgänge in schneller Folge zu bewerkstelligen sind.
Bei einer anderen bekannten Anordnung
(US-PS 3 950 762) wird der
effektive Schreibmitteldruck am Ausfluß der Schreibeinrichtung mittels z.B. piezoelektrischer
Druckmesseinrichtungen kontrolliert und in Abhängigkeit von der Schreibgeschwindigkeit
durch Kontrahieren bzw. Expandieren des Flüssigkeitsvorrats geregelt. Trotz des
verhältnismäßig großen Aufwands wird mit dieser Anordnung insbesondere am Ende des
Schreibvorgangs kein befriedigendes Ergebnis hinsichtlich der Vermeidung der Tropfenbildung
erzielt. Eine weitere derartige Steuervorrichtung (US-PS 3 556 477) funktioniert
so, daß auf den Flüssigkeitsvorrat ein konstanter Druck wirkt und durch eine Ventileinrichtung
zwischen Schreibeinrichtung und Vorratsbehälter bei Beendigung des Schreibvorgangs
durch eine lineare Bewegung des Ventilstössels ein Unterdruck am Ausgang der Schreibeinrichtung
erzeugt wird, durch den das Ausfließen weiterer Flüssigkeit vermieden wird.
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Diese Anordnung gewährleistet aber andererseits nicht die Anpassung
der Schreibflüssigkeitszuführung an die Schreibgeschwindigkeit.
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Schließlich sind noch Anordnungen (DT-AS 2 350 707, DT-OS 2 235 737)
mit einer Rotationspumpe zwischen Flüssigkeitsvorratsbehälter und Schreibeinrichtung
bekannt, bei denen diese Pumpe in Abhängigkeit von der Schreibgeschwindigkeit gesteuert
wird. Bei diesen Vorrichtungen ist aber wiederum keine Vorkehrung zum Verhindern
der Tropfenbildung nach Beendigung des Schreibvorgangs vorgesehen, so daß auch sie
keine vollbefriedigende Lösung darstellen.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe der Erfindung,
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung des Schreibmittelzulaufe zu schaffen,
die die Nachteile der vorbekannten
Anordnungen vermeiden, und die
bei hoher Betriebssicherheit sowohl bei unterschiedlichen Schreibgeschwindigkeiten
als auch am Anfang und am Ende des Schreibvorgangs ein gleichmäßiges Linienbild
gewahrleistst und auch den Anforderungen an die schnelle Einsatzbereitschaft bei
in kurzen Abständen aufeinanderfolgenden Schrsibvorgängan gerecht werden.
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Dieses Ziel wird erreicht bei einem Verfahren der eingangs genannten
Artç bei dem bei im Betriebszustand des Schreibers kontinuierRich laufander Pumpe
das Schreibmittel der Schreibeinrichtung nur ugeführt wird, wenn sich diese in Schreibposition
befindet, während in der Ruheposition der Schreibeinrichtung das Schreibmittel in
den Schreibmittelvorratsbehälter zurückgeführt wirdO Durch diese erfindungsgemäße
Maßnahme wird erreicht 9 daß bei Beginn des- Schreibvorgangs die Schreibflüssigkeit
sehr schnell zur Verfügung steht9 da gegenüber vorbekannten Einrichtungen, die das
Schreibmittel fördernde Pumpe nicht erst anlaufen muß und damit Zeit verstreicht,
bis die Förderwirkung eintritt. Gleichzeitig läßt sich die Geschwindigkeit dieser
Pumpe regeln und somit die Fördermenge der Schreisechwindigkeit anpassen, was bei
den mit Überdruck auf dem Flüssigkeitsspiegel des Vorratsbehälters arbeitenden vorbekannten
Einrichtungen, wenngleich sie auch eine verhältnismäßig schnelle Bereitstellung
der Schreibflüssigkeit ermöglichen, nicht oder nur schwer durchführbar ist. Schließlich
kann auf diese Weise auch die Zufuhr des Schreibmittels zur
Schreibeinrichtung
unterbunden werden Dabei besteht auch nicht die Gefahr, daß wenn sich die Schreibeinrichtung
nicht in Schreibposition befindet und bei vorbekannten Einrichtungen die Pumpe steht,
Schreibflüssigkeit in der Pumpe eintrockneto so daß hierdurch der Nachschub gestört
wird. Die Pumpe wird also bereits eingeschaltet, wenn das gesamte Gerät in Betriebszustand
gebracht wird, d.h. wenn es grundsätzlich schreibbereit ist und der Beginn des eigentlichen
Schreibvorgangs nur noch vom Eintreffen der Einsatzsignale abhängt.
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Die Erfindung befaßt sich darüber hinaus auch mit einer Vorrichtung
zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der zwischen Pumpe und Schreibeinrichtung
ein mit einer Rückleitung verbundenes, verstellbares Mehrwegventil derart angeordnet
ist, daß bei im Betriebszustand des Schreibers kontinuierlich laufender Pumpe das
Schreibmittel der Schreibeinrichtung nur zugeführt wird, wenn sich diese in Schreibposition
befindet, während in der Ruheposition der Schreibeinrichtung das Schreibmittel über
die Rückleitung in den Schreibmittelvorratsbehälter zurückgeführt wird.
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Ein solches mit einer Rückleitung verbundenes Mehrwegventil ermöglicht
in idealer Weise die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, weil dieses,
z.B. elektromagnetisch betätigt, sehr schnell und präzise umschaltbar ist und auch
im Gegensatz zu einer abgestellten Pumpe, die stets eine gewisse Leckrate aufweist,
den zu versperrenden Weg zuverlässig abdichtet, so daß in der Ruheposition
ein
Nachfließen von Schreibmittel vermieden wird. Die Rückleitung stellt einen geschlossenen
Kreislauf zurück zum Vorratsbehälter her.
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Eine gegenüber dieser Vorrichtung erweiterte erfindungsgemäße Ausführungsform
ist so ausgebildet, daß zwischen Pumpe und Schreibeinrichtung ein mit einer Rückleitung
verbundenes, verstellbares Mehrwegventil derart angeordnet ist, daß bei im Betriebszustand
des Schreibers kontinuierlich laufender Pumpe das Schreibmittel der Schreibeinrichtung
nur zugeführt wird, wenn sich diese in Schreibposition befindet, während in der
Ruheposition der Schreibeinrichtung das Schreibmittel über die Rückleitung in den
Schreibmittelvorratsbehälter zurückgeführt wird und daß eine über eine Leitung mit
dem Ausflußbereich der Schreibeinrichtung verbundene, im Ruhezustand der Schreibeinrichtung
wirksam werdende Unterdruckeinrichtung und ein zwischen Unterdruckeinrichtung und
Schreibeinrichtung angeordnetes regelbares Ventil, vorzugsweise ein Magnet-Absperrventil,
vorgesehen sind.
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Durch die gegenüber der Grundform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zusätzlich vorgesehene Unterdruckeinrichtung in Verbindung mit dem Absperrventil
wird erreicht, daß auch die im Verbindungstrakt zwischen Mehrwegventil und Schreibeinrichtung
befindliche Flüssigkeit nach Umschalten des Mehrwegventils beim über gang von der
Schreib- in die Ruheposition nicht zur Tropfenbildung am Ausgang der Schreibeinrichtung
führen kann, sondern mittels der Unterdruckeinrichtung, z.B. ebenfalls einer Pumpe,
und
dem Ventil, die in Ruheposition durch eine zentrale Steuereinrichtung
betätigt wirksam werden, abgesaugt wird.
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Je nach Auslegung des gesamten Gerätes kann mit Vorteil vorgesehen
seinn daß die Unterdruckeinrichtung ebenfalls mit einer Rückleitung zum Vorratsbehälter
ausgestattet ist, wobei aber eine solche Rückleitung, insbesondere dann, wenn, was
häufig der Fall sein wird, die abgesaugte Flüssigkeitsmengen gering sind, u.U. nicht
erforderlich ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Unterdruckeinrichtung
durch die Pumpe zur Schreibmittelförderung gebildet. Das Absperrventil wird dann
mit der Saugseite dieser Pumpe verbunden, so daß diese bei geöffnetem Ventil eine
Saugwirkung auf den Ausgang der Schreibeinrichtung ausüben kann, so daß eine Tropfenbildung
verhindert wird.
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Mit besonderem Vorteil sind insbesondere die zur Schreibeinrichtung
führenden Leitungen flexibel ausgebildet. Hierdurch wird eine weitgehend freie und
ungehinderte Beweglichkeit der Schreibeinrichtung gewährleistet, wobei die übrigen
Einrichtungen unabhängig von der Schreibeinrichtung am Gerät befestigt werden können.
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Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, daß eine Drehzahl regelung
für die Pumpe in Abhängigkeit von der Drehzahl der Stellmotore für die Schreibflächen-
bzw. Schreibspitzenbewegung vorgesehen ist.
Durch diese Maßnahme
wird erreicht9 daß immer dann, wenn der Bedarf an Schreibflüssigkeit infolge großer
Schreibgeschwindigkeit besonders groß ist, auch die Pumpleistung infolge der Erhöhung
der Drehzahl der Pumpe gesteigert wird, so daß unter allen Schreibbedingungen stets
ein der erforderlichen Schreibmittelmenge entsprechender Nachschub gewährleistet
ist und somit eine gleichmäßige Strichbreite erzielt werden kann.
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Eine alternative Regelungsmöglichkeit wird erfindungsgemäß dadurch
erreicht, daß die Drehzahlregelung für die Pumpe in Abhängigkeit von der durch Körperschallmikrofone
oder sonstige Sensoren aufgenommenen Frequenz und/oder Schwingungsamplitude des
Schreibkopfes erfolgt. Da diese Frequenz mittelbar im Zusammenhang mit der benötigten
Schreibmittelmenge steht, kann auf diese Weise der Schreibmittelnachschub sehr genau
geregelt werden.
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Schließlich kann noch vorgesehen sein, daß die Drehzahl regelung für
die Pumpe mittels Beschleunigungsaufnehmer an der Schreibeinrichtung vorgenommen
wird. Diese Vorrichtung zur Drehzahlregelung trägt insbesondere der Tatsache Rechnung,
daß es bei schnellen Obergängen von verhältnismäßig langsamen Schreibbewegungen
zu schnellen Schreibabläu.en - also bei großen Beschleunigungswerten - zu einem
momentanen Schreibmittelmangel kommen kann, während bei starken Verzögerungswerten
ggf. Schreibmittelüberschuß entsteht. Dies kann durch die erfindungsgemäße Maßnahme
ähnlich wie bei der Beschleunigungspumpe im Kraftfahrzeug vermieden werden.
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Vorteilhafterweise ist in weiterer Ausgetaltung der Erfindung noch
eine Einrichtung zur Vorwahl des Drehzahlbereichs der Pumpe vorgesehen. Da bei den
meisten aufzuzeichnenden Vorgängen vor der Aufzeichnung absehbar ist, ob die Signalfolge
sehr schnell sein wird, und ob der Schreibvorgang als solcher mehr oder weniger
schnell ablaufen wird, kann durch eine solche Einrichtung zur Vorwahl des Drehzahlbereichs
bereits vor Inbetriebnahme das Gerät an die spezielle Aufgabenstellung angepaßt
werden, so daß die selbsttätige Drehzahlregelung der Pumpe feiner abgestimmt werden
oder u.U. auch entfallen kann.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform sowie anhand
der Zeichnung. Diese zeigt schematisch bzw.
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stark vereinfacht die erfindungsgemäße Vorrichtung.
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In der Zeichnung sind elektrische Leitungen gestrichelt und Leitungen
für das Schreibmittel durchgehend gezeichnet. Vom Schreibmittelvorratsb eh älter
1 führt eine Schreibmittelleitung 2 zur Pumpe 3, die durch den Motor 4 angetrieben
wird. Die Drehzahl des Motors 4 wird durch im einzelnen nicht dargestellte elektrische
Regeleinrichtungen 5 gesteuert. Mittels eines Schalters 6 kann der Drehzahlbereich
des Pumpenmotors 4 je nach Verwendung des Gerätes vorgewählt werden. Eine Leitung
7 führt von der Pumpe 3 zum Mehrwegventil 8, vom Mehrwegventil 8 führt eine Rückleitung
9 zurück zum Schreibmittelvorratsbehälter 1 und eine weitere Leitung lo zur Schreibeinrichtung
11. Im Ausflußbereich der Schreibeinrichtung
11 ist eine Verbindungsleitung
17 zum Absperrventil 12 vorgesehen, das ebenso wie das Mehrwegventil 8 von der zentralen
Regeleinrichtung 5 aus elektromechanisch betätigt werden kann. Die Leitung 13 führt
vom Absperrventil 12 zur Unterdruckeinrichtung 14. Eine weitere Rückleitung 15 kann
diese wiederum mit dem Flüssigkeitsvorratsbehälter 1 verbinden. Das Gehäuse 18 umgibt
die gesamte Anordnung mit Ausnahme der Schreibeinrichtung 11 und kann je nach den
speziellen Anforderungen gestaltet werden.
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Bei Inbetriebnahme des Gerätes, also z.B. bei Betätigen des Hauptschalters,
beginnt der Motor 4 der Pumpe 3 zu laufen. Durch die zentrale Regeleinrichtung 5
ist in diesem Zustand das Mehrwegventil 8 so geschaltet, daß das aus dem Schreibmittelvorratsbehälter
1 abgesaugte Schreibmittel über die Leitungen 2, die Pumpe 3, das Mehrwegventil
8 und die Rückleitung 9 in den Vorratsbehälter zurückgepumpt wird.
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Beim Eintreffen eines Einsatzsignals, bzw. wenn die Schreibeinrichtung
durch einen eigenen Schalter in Schreibposition gebracht wird, wird das Mehrwegventil
8 durch die zentrale Regeleinrichtung umgeschaltet, so daß das Schreibmittel 16
nunmehr durch die Leitung lo zur Schreibeinrichtung fließen kann. In Abhängigkeit
von der Schreibgeschwindigkeit wird die Drehzahl des die Pumpe 3 treibenden Motors
4 geregelt oder der Querschnitt der Förderleitung verändert. Das Absperrventil 12
ist in diesem Zustand geschlossen.
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Nach Beendigung des Schreibvorgangs bzw. wenn die Schreibeinrichtung
durch
Abschalten wieder in die Ruheposition gebracht wird, wird das Mehrwegventil 8 wieder
so geschaltet, daß das Schreibmittel 16 nicht mehr durch die Leitung 10 zur Schreibeinrichtung
11, sondern durch die Leitung 9 zurück zum Vorratsbehälter 1 fließt.
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Gleichzeitig wird das Absperrventil 12 geöffnet und die Unterdruckeinrichtung
14, wenn diese nicht ebenfalls kontinuierlich arbeitend betrieben wird, durch die
Regeleinrichtung 5 in Gang gesetzt.
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Das im Ausflußbereich der Schreibeinrichtung 11 und in der Leitung
10 verbleibende Schreibmittel wird somit durch die Unterdruckeinrichtung 14 teilweise
abgesaugt und ggf.über die Leitungen 13 und 15 zum Vorratsbehälter 1 zurückgeführt.
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Insbesondere bei kontinuierlicher oder intermitierend arbeitender
Unterdruckeinrichtung 14 ist es zusätzlich von Vorteil, wenn in die Leitung 15 ein
Rückschlagventil 19 und in die Leitung 13 ein Drosselrückschlagventil 20 zwischengeschaltet
wird, um dadurch die Unterdruckeinrichtung in gewünschtem Maß schreibmittelfrei
und stets einsatzbereit zu halten. Das Rückschlagventil 19 ist bei vorhandener Rückleitung
15 stets erforderlich, damit durch die Unterdruckeinrichtung 14 kein Schreibmittel
16 aus dem Behälter 1 gesaugt wird, während auf das Drosselrückschlagventil u.U.
verzichtet werden kann.
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Mit dem Absperrventil 12 wird bei einmaligem kurzem Schaltimpuls des
beispielsweise zugeordneten Elektromagnets erreicht, daß auch bei kontinuierlich
arbeitender Unterdruckeinrichtung 14 nur eine geringe Menge Schreibmittel aus der
Schreibeinrichtung 11 gesogen wird und die Schreibeinrichtung selbst aber im wesentlichen
mit Schreibmittel gefüllt bleibt. Hierdurch wird das sofortige Anschreiben
beim
nachfolgenden Schreibvorgang sichergestellt, da die Schreibeinrichtung nicht erst
erneut vollständig gefüllt werden muß.
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Um das Schreibmittelzulauf-System möglichst geschlossen und dicht
zu halten, ist die Verwendung einer Schlauchpumpe als Fördereinrichtung für das
Schreibmittel besonders vorteilhaft. Da zu diesem Zweck die Leitung 2 bzw. 7 aus
flexiblem dauerelastischem Material bestehen muß, kann diese Leitung gleichzeitig
auch zur Durchflußmengenvorwahl analog zur Geschwindigkeitsvorwahl der Pumpe durch
die Regeleinrichtung 5 benützt werden, wobei die Durchlaßreduzierungen ebenfalls
durch Einstellvarianten der Förderpumpe, durch sogenannte Oder-Schaltungen" oder
durch sonstige Regelmittel erfolgen können.
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Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung, wie sie hier an einem Einzelbeispiel
beschrieben wurde, eignet sich selbstverständlich auch zur Versorgung unterschiedlicher
Schreibeinrichtungen parallel zur Schreibeinrichtung 11 oder wahlweise, beispielsweise
für die Auswahl unterschiedlicher Strichstärken oder Linienarten oder aber für Aufzeichnungen
in verschiedenen Farben oder mit verschiedenen Schreibmitteln innerhalb von Mehrfach-Schreibköpfen.
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Insbesondere bei der Bestückung mit mehreren Schreibeinrichtungen
mit unterschiedlicher Spitzenstärke kommt der vorgewählten Programmier- oder schaltbaren
Durchflußmengen- bzw. Fördermengenregelung erhöhte Bedeutung zu.
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