[0001] Die Erfindung betrifft ein Zeichengerät, insbesondere für numerisch gesteuerte Zeichenanlagen,
mit einer Zeichenspitze, deren Stirnfläche die gezeichnete Strichstärke des Zeichengerätes
bestimmt,wobei das Zeichengerät eine Zuführung von Schreibmedium zur Zeichenspitze
aufweist.
Man kennt bereits Zeichengeräte, die eine als Röhrchen ausgebildete Zeichenspitze
aufweisen. Dabei bestimmt die Stirnfläche dieser Zeichenspitze die Breite des mit
diesem Zeichengerät gezeichneten Striches. Solche vorbekannten Zeichengeräte liefern
gleichmässige, normgerechte und randscharfe Linien bzw. "Striche".
[0002] Vergleichbare Zeichengeräte werden oft bei numerisch gesteuerten Zeichenanlagen,
sogenannten Plottern eingesetzt. Entsprechend den hohen Arbeitsgeschwindigkeiten und
den besonderen Einsatzbedingungen solcher automatischer Zeichenanlagen müssen die
hier verwendeten Zeichengeräte insbesondere aus hochwertigen Werkstoffen bestehen,
um lange Standzeichen zu gewährleisten. Vor allem abrasive Schreib- oder Zeichnungsträger,
wie beispielsweise matte Zeichenfolien bringen einen hohen Verschleiß auch der Zeichenspitze
mit sich. Die Zeichengeräte werden bislang daher unter anderem auch im Einwegsystem
verwendet und /oder ihre Zeichen spitze beispielsweise mit einem Hartmetalleinsatz
hergestellt. Der damit verbundene konstruktive Aufwand und die Verwendung hochwertiger
Werkstoffe führte bislang dazu, daß die vorbekannten Zeichengeräte nur mit einem
hohen Herstellungsaufwand und entsprechend teuer gefertigt werden können, auch dann,
wenn sie nur für eine einmalige Verwendung gedacht sind.
[0003] Es besteht daher die Aufgabe, ein Zeichengerät der eingangs erwähnten Art zu schaffen,
dessen Herstellung mit wenig Aufwand verbunden und welches auch auf abrasiven Schreib-
oder Zeichnungsträgern kaum einem Verschleiß unterworfen ist, - das dennoch gleichzeitig
aber auch gleichmäßige, normgerechte und randscharfe Linien liefert.
[0004] Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß bei der Zeichenspitze ein deren Stirnfläche
überragender drehbarer Wälzkörper vorgesehen ist und daß der Überstand des Wälzkörpers
derart bemessen ist, daß zwischen einem am Überstandende des Wälzkörpers anliegenden
Schreib- oder Zeichnungsträger und der Stirnfläche der Zeichenspitze ein Kapillarspalt
für das Schreibmedium gebildet ist. Der drehbare Wälzkörper verhindert, daß die Stirnfläche
der Zeichenspitze auf dem Papier, der Folie od.dgl.reibt, vielmehr berührt diese den
Zeichnungsträger allenfalls.Auch abrasive Schreib- oder Zeichnungsträger führen daher
kaum zu einem Verschleiß der Zeichenspitze und ihrer Stirnfläche. Damit ist eine
gleichbleibende, normgerechte Linienbreite auch bei längerem Gebrauch und starker
Beanspruchung des Zeichengerätes gewährleistet. Auf eine Verwendung von widerstandsfähigen
und teuren Werkstoffen kann verzichtet werden, was den Herstellungsaufwand erheblich
reduziert.
Der vom Wälzkörper bewirkte Überstand ist sehr gering und beträgt in der Regel nur
Bruchteile von Millimetern, so daß zwischen der Stirnfläche und einem Schreib- oder
Zeichnungsträger sich ein Kapillarspalt bilden kann. Dies ermöglicht es, auch auf
schwierigen Schreibflächen, wie beispielsweise Folien, gleich mäßige und randscharfe
Linien ohne störende Unterbrechungen aufzutragen.
[0005] Die Drehbarkeit des Wälzkörpers verhindert praktisch nicht nur dessen Abnützung,
sondern ermöglicht es vielmehr auch, das Zeichengerät beim Schreiben oder Zeichnen
leicht über den Schreib- oder Zeichnungsträger zu führen. Dabei ist es von besonderem
Vorteil, wenn der Wälzkörper als Kugel ausgebildet und vorzugsweise zentral in der
Stirnfläche angeordnet ist. Ein als Kugel ausgebildeter Wälzkörper berührt die Schreib-
oder Zeichenfläche nur punktförmig und bildet damit einen weitgehend durchgängigen
Kapillarspalt im Bereich der gesamten Stirnfläche des Zeichengerätes. Darüberhinaus
gestattet eine drehbare Kugel, das Zeichengerät leicht und frei in jede beliebige
Richtung auf dem Schreib- oder Zeichnungsträger zu bewegen. Die zentrale Anordnung
der Kugel in der Stirnfläche des Zeichengerätes erleichtert es, dieses beim Schreiben
oder Zeichnen mit einem auf jeder Seite der Stirnfläche praktisch gleichbleibenden
Kapillarspalt zu bewegen und nicht übermäßig schräg zu verwenden.
[0006] Bei oberflächlicher Betrachtung hat das erfindungsgemäße Zeichengerät mit einem
als Kugel ausgebildeten Wälzkörper eine gewisse Ähnlichkeit mit den üblichen Kugelschreibern.
Von diesen unterscheidet das Zeichengerät sich aber wesentlich in seinem Aufbau und
seiner Funktionsweise. Während Kugelschreiber üblicherweise kurz unterhalb des Großkreises
die Schreibkugel mit ihrem äußeren Bördelrand umfassen, steht bei dem erfindungsgemäßen
Zeichengerät die Kugel nur Bruchteile von Millimetern über. Die Linienbreite wird
daher auch durch die Stirnfläche der Zeichenspitze bestimmt und nicht durch die Schreibkugel
wie bei einem Kugelschreiber. Während letzterer ständig ein pastöses Schreibmedium
allein mit Hilfe seiner Schreibkugel auf eine Schreibfläche überträgt, ist für die
Schreibfunktion des erfindungsgemäßen Zeichengerätes der Ka pillarspalt wesentlich.
Er saugt durch seine Kapillarwirkung das Schreibmedium in den Bereich zwischen Stirnfläche
und Zeichnungsträger und gestattet es, - im Gegensatz zu vorbekannten Kugelschreibern
- mit dem erfindungsgemäßen Zeichengerät auch auf schwierigen Schreib- oder Zeichnungsträgern,
wie beispielsweise Folien gut und zuverlässig zu schreiben oder zu zeichnen.
Man kennt bereits auch Kugelschreiber und Markierstifte, deren Schreibkugel in der
Kugelschreiberspitze federdruckbeaufschlagt und in Richtung der Kugelschreiberachse
verschiebbar angeordnet ist. Solche Kugelschreiber bzw. Markierstifte werden beispielsweise
in der DE- AS 12 09 912, der DE-OS 25 59 158, der US-PS 15 63 408 sowie des FR-PS
950 038 beschrieben. Sie sollen eine von dem auf die Schreibkugel einwirkenden Schreibdruck
abhängige veränderliche Strichstärke bewirken, gehen alle aber auch von dem Grundprinzip
eines üblichen Kugelschreibers aus, bei dem die Austreibung und der Auftrag des Schreibmediums
auf eine Schreibfläche vor allem durch die Mitnahme etwa von Tinte infolge der Schreibkugel-Drehung
erfolgt. Bei diesen vorbekannten Kugelschreibern oder Markierstiften wird das Schreibmedium
allenfalls durch Kapillarkräfte an die Schreibkugel herangeführt, nicht aber auch
auf den Schreib- oder Zeichnungsträger. Wenn bei solchen vorbekannten Geräten die
Schreibkugel in Richtung der Kugelschreiberachse beweglich ausgebildet ist, so kann
der sie umgebende Bördelrand eventuell zwar bis auf einen geringfügigen Abstand an
die Schreibfläche herangebracht werden. Der Bördelrand ist jedoch nicht so ausgebildet,
daß -wie bei dem erfindungsgemässen Zeichengerät - sich zwischen einer die Linienbreite
bestimmenden Stirnfläche und der Schreibfläche ein Kapillarspalt bilden würde. Bei
den genannten Kugelschreibern und Markierstiften steht dem bereits die in Richtung
der Kugelschreiberachse verschiebbare Anordnung der Schreibkugel entgegen.
[0007] Bei dem erfindungsgemäßen Zeichengerät ist es vorteilhaft, wenn die Kugel aus Metall
oder Hartmetall ist. Eine metallene Kugel, ins besondere wenn sie drehbar ausgebildet
ist, unterliegt praktisch kaum einem Verschleiß.
[0008] Eine einfache Zuführung des Schreibmediums zur Zeichenspitze kann darin bestehen,
daß die Kugel in der Zeichenspitze mit einem vorzugsweise Kapillarkräfte bildenden
Spiel gelagert und in dem der Stirnfläche gegenüberliegenden Bereich der Zeichenspitze
durch wenigstens zwei halterfeste, vorzugsweise stegförmige Widerlager rückseitig
abgestützt ist, die die Kugel entlang eines Kleinkreises oder punktförmig mit ihren
zweckmäßigerweise abgeschrägten Berührungsflächen berühren.
Das Schreibmedium fließt zunächst aus seinem Reservoir nach unten in den Bereich der
Widerlager. Da diese stegförmig ausgebildet sind, kann das Schreibmedium an ihnen
vorbei bis an den oberen Bereich der Kugel heranfließen. Da die Kugel selbst mit Spiel
gelagert ist, kann das Schreibmedium anschließend zwischen der Kugel und der sie umfassenden
Zeichenspitze vorbei bis zur Stirnfläche weiterlaufen. Zweckmäßigerweise wird dabei
das Spiel der Kugel in der Zeichenspitze so gering gewählt, daß auch hier Kapillarkräfte
den Fluß des Schreibmediums bis an den Rand der Stirnfläche fördern. Die Widerlager
stützen die Kugel nach oben hin ab und garantieren durch ihre halterfeste Ausbildung
einen konstanten Kapillarspalt zwischen der Stirnfläche der Zeichenspitze und dem
Schreib- oder Zeichnungsträger. Gleichzeitig sichern sie die Position der Kugel in
Richtung der Längsachse des Zeichengerätes. Während des Schreib- und Zeichenvorganges
reibt die Kugel in der Zeichenspitze praktisch nur an den Berührungsflächen der Widerlager;
damit wird ein leichtgängiges Linienziehen erreicht. Mit Hilfe der abgeschrägten
Berührungsflächen läßt sich die Kugel während des Schreibvorganges automatisch in
der Längsachse des Schreibgerätes zentrieren. Zudem verringern abgeschrägte - im Gegensatz
zu dem Kugelumriß angepaßten - Berührungsflächen den unmittelbaren Kontaktbereich
zwischen diesen und der Kugel und reduzieren entsprechend auch die dort entstehenden
Reibungskräfte.
[0009] Zwar ist es denkbar, sowohl die Zeichenspitze als auch die Kugel aus Metall auszubilden.
Jedoch wird der Herstellungsaufwand verringert und die Standfestigkeit des erfindungsgemäßen
Zeichengerätes erhöht, wenn zumindest der die Kugel umgebende Bereich der Zeichenspitze
aus vorzugsweise elastisch aufweitbarem Kunststoff ist. Insbesondere bei den von Plottern
erreichten hohen Schreib- und Zeichengeschwindigkeiten rotiert die Kugel des verwendeten
Zeichengerätes mit sehr hohen Umdrehungszahlen in der Zeichenspitze. Ist sowohl die
Kugel als auch der sie umgebende Bereich der Zeichenspitze aus Metall ausgebildet,
so besteht grundsätzlich die Gefahr, daß die aufeinander reibenden Flächen von Kugel
und Zeichenspitze infolge der dabei auftretenden Reibungshitze zum "Fressen" neigen
und damit das Zeichengerät unbrauchbar wird. Dies wird vermieden, wenn die Zeichenspitze
zumindest teilweise aus Kunststoff ausgebildet wird. Dabei verringert elastisch aufweitbarer
Kunststoff den Herstellungsaufwand, weil bei Herstellung des erfindungsgemäßen Zeichengerätes
die Kugel einfach in ihre Lagerung in der Zeichenspitze eingeschnappt werden kann.
Auch bei abrasiven Schreib- oder Zeichnungsträgern wirkt sich die Verwendung von Kunststoff
als Material für die Zeichenspitze nicht nachteilig aus, da ja die Kugel als Abstandhalter
dient und die Stirnfläche der Zeichenspitze selbst mit diesen Medien nicht bzw. gerade
noch in Berührung kommt.
[0010] Bei Verwendung von elastisch aufweitbarem Kunststoff kann die Zeichenspitze auch
einteilig sein und beispielsweise als Spritzling hergestellt werden. Lediglich bei
kleineren Linienbreiten und entsprechend feinen Kugeln ist es zweckmäßig, wenn die
Zeichenspitze mehrteilig ausgebildet und vorzugsweise aus zwei zusammensteckbaren,
an ihren Steckbereichen rotationssymmetrischen Teilen zusammengesetzt ist.
[0011] Vorteilhaft ist es, wenn in dem Zeichengerät ein mit Tusche oder Tinte gefülltes
Schreibmittel-Reservoir vorgesehen ist. Dabei dienen beide Schreibmedien gleichzeitig
als Schmiermittel für die in der Zeichenspitze gelagerte und beim Schreib- und Zeichenvorgang
rotierende Kugel.
[0012] Nachstehend ist die Erfindung anhand vorteilhafter Ausführungsbeispiele in Verbindung
mit den Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 die teilweise abgebildete Zeichenspitze eines Zeichengerätes in Schnittdarstellung,
Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Zeichengerät in einer seitlichen Teil-Schnittdarstellung,
Fig. 3 eine mehrteilig ausgebildete Zeichenspitze in einer seitlichen Teil-Schnittdarstellung
und
Fig. 4 eine Zeichenspitze, deren Stirnfläche kapillar wirkende radiale Rillen aufweist,
in einer Aufsicht (Fig.4a) und einer seitlichen Teil-Schnittdarstellung (Fig.4b).
[0013] Fig. 1 zeigt den unteren Bereich einer mit 1 bezeichneten Zeichenspitze eines erfindungsgemäßen
Schreib- und Zeichengerätes. In der Zeichenspitze 1 ist eine als Abstandhalter dienende
Kugel 2 drehbar gelagert. Sie hält eine Stirnfläche 3 der Zeichenspitze 1 von einem
Schreib- oder Zeichnungsträger 4 derart auf Abstand, daß sich zwischen dem Schreib-
oder Zeichnungsträger 4 und der Stirnfläche 3 ein Kapillarspalt K bilden kann. Die
Kugel 2 ist in der Zeichenspitze 1 mit Spiel gelagert und rückseitig durch stegförmige
Widerlager 5 abgestützt, die die Kugel entlang eines Kleinkreises mit ihren abgeschrägten
Berührungsflächen 6 berühren. Die Widerlager 5 sind in einem Schreibmittel-Kanal 7
angeordnet. Das Schreibmittel - beispielsweise Tusche oder Tinte - fließt im Schreibmittel-Kanal
7 an den Widerlagern 5 vorbei zur Kugel 2 nach unten. Das seitliche Spiel der Kugel
2 in der Zeichenspitze 1 erlaubt es dem Schreibmittel an der Kugel 2 vorbei zur Stirnfläche
3 weiterzulaufen. Das Spiel zwischen der Kugel 2 und dem sie umfassenden Bereich der
Zeichenspitze 1 ist so gewählt, daß auch hier Kapillarkräfte den Fluß des Schreibmittels
zur Stirnfläche 3 hin fördern. Das Schreibmittel dient der beim Schreib- oder Zeichenvorgang
vor allem an den Berührungsflächen 6 der Widerlager 5 reibenden Kugel 2 als Schmiermittel.
Während die Kugel 2 aus Metall hergestellt ist, besteht in Fig.1 die Zeichenspitze
1 im wesentlichen aus festem Kunststoff.
[0014] Die Linienbreite des Zeichengerätes wird nicht - wie bei einem Kugelschreiber -
durch die Kugel 2 bestimmt, sondern durch die Stirnfläche 3 der Zeichenspitze 1. Bei
entsprechender Ausgestaltung der Stirnfläche 3 lassen sich mit dem erfindungsgemäßen
Zeichengerät gleichmäßige, normgerechte und randscharfe Linien ziehen. Die Stirnflächen-Breite
B ist exakt begrenzt und kann auf die gewünschte Linienbreite abgestimmt werden. Mit
dem Zeichengerät kann auch auf schwierigen Schreib- oder Zeichnungsträgern 4 - beispielsweise
auf Folien - gut und ohne störende Unterbrechungen geschrieben oder gezeichnet werden.
Dies ermöglicht der Kapillarspalt K zwischen der Stirnfläche 3 und dem Schreib- oder
Zeichnungsträger 4, der mittels der durch die Widerlager 5 rückseitig abgestützten
Kugel 2 konstant gehalten wird. Auch bei längerem Gebrauch des erfindungsgemäßen
Zeichengerätes bleibt dessen Linienbreite konstant, da die Stirnfläche 3 mit dem
Schreib- oder Zeichnungsträger 4 praktisch nicht in Berührung kommt und daher - auch
bei abrasiven Medien, wie beispielsweise matten Folien - kaum einem Verschleiß unterliegt.
Gewöhnlich rollt allein die drehbare Kugel 2 über den Schreib oder Zeichnungsträger
4.
[0015] Fig. 2 zeigt ein Zeichengerät 8 in einer seitlichen Teil-Schnittdarstellung. Deutlich
zu erkennen ist ein fasriger Schreibmittel-Leiter 9. Dieser führt Tinte oder Tusche
aus einem dahinterliegenden größeren Schreibmittel-Reservoir 10 zur Zeichenspitze
1. Dabei kann das Schreibmittel-Reservoir 10 ebenfalls aus einem fasrigen Material
bestehen oder auch als Tintenpatrone ausgebildet sein.
[0016] Auch in Fig. 2 sind die abgeschrägten Berührungsflächen 6 der Widerlager 5 zu erkennen,
die die Kugel 2 entlang eines Kleinkreises berühren; während des Schreibvorganges
zentrieren sie die Kugel 2 automatisch in der Längsachse des Zeichengerätes 8.
[0017] Das erfindungsgemäße Zeichengerät kann sowohl bei numerisch gesteuerten Zeichenanlagen
als auch mit Hilfe eines Hand-Führungsteils zum manuellen Zeichnen verwendet werden.
Bei entsprechender Ausgestaltung können mit dem Zeichengerät beispielsweise technische
Zeichnungen auch von Hand hergestellt, Schablonen ausgezeichnet oder Buchstaben geschrieben
werden. Seine Ausgestaltung mit einem Kapillarspalt und einer als Abstandhalter dienenden
drehbaren Kugel gestattet auch die Verwendung auf schwierigen oder abrasiven Schreib-
oder Zeichnungsträgern. Dennoch ist die Herstellung des erfindungsgemäßen Zeichengerätes
mit vergleichsweise geringem Aufwand möglich.
[0018] Fig. 3 zeigt eine zweiteilig ausgebildete Zeichenspitze 1′, die im wesentlichen
aus einem unteren und oberen Teil 11a und 11b zusammengesetzt ist. Die Teile 11a und
11b werden beim Herstellungsvorgang der Zeichenspitze 1′ an ihren rotationssymmetrisch
ausgebildeten Steckbereichen 12a und 12b zusammengepreßt und nehmen zwischen sich
in ihrem Inneren die Kugel 2 auf. Eine solche Ausbildung der Zeichenspitze 1′ ist
insbesondere bei feinen Kugeln zweckmäßig, da eine einteilige Zeichenspitze nur schwer
so ausgebildet werden könnte, daß auch eine sehr feine Kugel in sie einschnappbar
ist.
[0019] Fig. 4 schließlich zeigt eine Zeichenspitze 1˝, deren Stirnfläche 3′ von innen nach
außen verlaufende, radiale Rillen 13 aufweist. Fig. 4a zeigt die mit vergleichsweise
geringem Herstellungsaufwand verbundene und daher bevorzugte radiale Anordnung dieser
Rillen 13 auf der Stirnfläche 3′, Fig.4 b deren Anordnung und Ausbildung in einer
seitlichen Teil-Schnittdarstellung. Diese Rillen 13 sind in ihren Querschnittsabmessungen
-,vor allem in ihrer Breite so schmal bemessen, daß auch sie kapillar wirken. Damit
ziehen sie die Tinte oder Tusche schneller nach außen auf die Oberfläche der Stirnfläche
3′, was insbesondere bei Zeichenspitzen mit breiteren Strichstärken von Vorteil ist.
Fig. 4 zeigt eine mögliche Ausführungsform; die Rillen 13 könnten aber auch beispielsweise
zum äußeren Rand hin offen ausgebildet werden oder aber nur knapp bis an den äußeren
und/oder inneren Rand der Stirnfläche 3′ reichen. Auch in diesen möglichen Ausführungsformen
unterstützen die Rillen 13 die Verteilung der von dem in Fig.1 dargestellten Kapillarspalt
K reichlich angesogenen Tusche oder Tinte auf der Stirnfläche 3′.
[0020] Alle vorbeschriebenen oder in den Ansprüchen aufgeführten Einzelmerkmale können einzeln
oder in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
1. Zeichengerät, insbesondere für numerisch gesteuerte Zeichenanlagen, mit einer
Zeichenspitze, deren Stirnfläche die gezeichnete Strichstärke des Zeichengerätes
bestimmt, wobei das Zeichengerät eine Zuführung von Schreibmedium zur Zeichenspitze
aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Zeichenspitze (1,1′ ,1˝) ein deren Stirnfläche (3,3′) überragender drehbarer
Wälzkörper vorgesehen ist und daß der Überstand des Wälzkörpers derart bemessen ist,
daß zwischen einem am Überstandende des Wälzkörpers anliegenden Schreib- oder Zeichnungsträger
(4) und der Stirnfläche (3,3′) der Zeichenspitze (1,1′ ,1˝) ein Kapillarspalt (K)
für das Schreibmedium gebildet ist.
2. Zeichengerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wälzkörper als Kugel
(2) ausgebildet und vorzugsweise zentral in der Stirnfläche (3,3′) angeordnet ist.
3. Zeichengerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel (2) aus Metall
oder Hartmetall ist.
4. Zeichengerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel (2)
in der Zeichenspitze (1,1′,1˝)mit einem vorzugsweise Kapillarkräfte bildenden Spiel
gelagert und in dem der Stirnfläche (3,3′) gegenüberliegenden Bereich der Zeichenspitze
(1,1′,1˝) durch wenigstens zwei halterfeste, vorzugsweise stegförmige Widerlager
(5) rückseitig abgestützt ist, die die Kugel (2) entlang eines Kleinkreises oder punktförmig
mit ihren zweckmäßigerweise abgeschrägten Berührungsflächen (6) berühren.
5. Zeichengerät nach einem der mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest der die Kugel (2) umgebende Bereich der Zeichenspitze(1,1′,1˝) aus
vzw. elastisch aufweitbarem Kunststoff ist.
6. Zeichengerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zeichenspitze (1,1˝) einteilig ist.
7. Zeichengerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zeichenspitze (1′) mehrteilig ausgebildet und vorzugsweise aus zwei zusammensteckbaren,
an ihren Steckbereichen (12a,12b) rotationssymmetrischen Teilen (11a, 11b) zusammengesetzt
ist.
8. Zeichengerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß in dem Zeichengerät (8) ein mit Tusche oder Tinte gefülltes Schreibmittel-Reservoir
(10) vorgesehen ist.
9. Zeichengerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Stirnfläche (3′) von innen nach außen verlaufende, vzw. radiale Rillen (13)
mit kapillar wirkenden Querschnittsabmessungen aufweist.