Prüfverfahren für Schreibgeräte

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen von Schreibgeräten, insbesondere Kugelschreibern, auf Papier, bei dem das Schreibgerät bezüglich der Papierebene in einer sich wiederholenden Bewegung geführt wird und das Papier in einer Vorschubrichtung bewegt wird. Dabei werden die Bewegungen so koordiniert, dass die erhaltene Linie einen Mäander bildet, der aus geradlinigen Strecken besteht.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen von Schreibgeräten, insbesondere Kugelschreibern, auf Papier, bei dem das Schreibgerät bezüglich der Papierebene in einer sich wiederholenden Bewegung geführt wird und das Papier in einer Vorschubrichtung bewegt wird. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

[0002] Die Prüfvorrichtungen für Schreibgeräte, insbesondere Kugelschreiber, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, weisen folgenden Aufbau auf: Die Vorrichtung besitzt eine drehbar gelagerte Aufnahme für eine Spannzange, die das Schreibgerät hält. Die Spannzange ist in der Aufnahme mit begrenztem axialen Spiel und geringem radialen Spiel, zumeist 0,2 mm, gelagert, eine relative Verdrehung wird durch einen Mitnehmer verhindert.

[0003] Das Schreibgerät wird während des Tests in einem vorbestimmten Winkel zum Papier gehalten und gegebenenfalls um seine Längsachse gedreht. Der Schreibdruck wird vorzugsweise durch ein Gewicht definiert.

[0004] Die Aufnahme für das Schreibgerät (zumeist sind es mehrere, vorzugsweise zehn, nebeneinander angeordnet) ist im Prüfgerät so gelagert, daß sie bezüglich der Papierebene Kreisbewegungen vollführt (bei einem Kreisumfang von beispielsweise 100 mm werden 10 bis 90 Umdrehungen/Minute geschrieben, was Schreibgeschwindigkeiten von 1m/min bis 9 m/min entspricht). Das Papier, auf dem zu Prüfzwecken geschrieben wird, wird zumeist von einer Rolle abgewickelt und mit wählbarer Geschwindigkeit unter der Aufnahme durch bewegt, was als Vorschubbewegung bezeichnet wird. Damit entsteht eine zusammengesetzte Kreis- und Linearbewegung, wobei aber der Vorschub zumeist so klein gewählt ist (vorzugsweise 0,17 [dichtes Bild] bis 4,0 mm Abstand pro Kreis [offenes Bild]), daß die dadurch bedingte Abweichung von der Kreisform keine Rolle spielt. Zu dieser zusammengesetzten Bewegung kommt gegebenenfalls während des Prüfvorganges noch die Drehbewegung des Schreibgerätes um die eigene Achse (bevorzugt eine Achsendrehung pro zwanzig Kreise bei größerem Abstand der Kreise, und eine Achsendrehung pro 100 Kreise bei einem dichten Bild).

[0005] Es gibt in der Industrie verschiedene solcher Zusammenstellungen dieser Parameter, die es erlauben, am erhaltenen Bild relativ einfach die Schreibqualität, insbesondere verschiedene Anomalien, Abweichungen und Defekte wie Ovalität, defekte Tintenkanäle, u.U. Defekte der Schreibkugel, die Eignung der verwendeten Kugelschreiberpaste etc. anhand eines überlagerten Interferenzmusters, der Linienintensität bzw. der Farbintensität festzustellen.

[0006] Die wesentlichen Elemente dieses Prüfverfahrens sind von der BSI unter PAS 40 (9.1.2) 1980 und DIN 16554 1982 normiert und beschrieben. Der Inhalt dieser beiden Normen wird durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht. Das von der Firma MINITEK unter der Bezeichnung "PSU 10 Write Testing Machine" vertriebene Gerät führt obiges Verfahren aus und ist weltweit seit 1962 bei den führenden Herstellern im Einsatz und ist die technische Grundlage der Normen. Diese Geräte und andere, das gleiche Prüfverfahren verwendende Geräte überwachen weltweit die Qualität der Produktion von etwa 100 Millionen Kugelschreibern pro Tag!

[0007] Es hat sich nun gezeigt, daß dieser Test trotz seiner Nützlichkeit nicht für alle praktischen Anwendungen der Schreibgeräte aussagekräftig ist. Insbesondere die Gleichförmigkeit der Bewegung während des Tests stimmt nicht mit dem üblichen Schreibfluß überein, da ja die Schreibschrift immer wieder Spitzen und Ecken und unterschiedliche Beschleunigungen aufweist. Dazu kommt, dass der Test gemäß dem Stand der Technik durch die Überlagerung der Kreisbewegung und der Vorschubbewegung zwangsläufig zu Überschreibungen führt. Diese Überschreibungen erfolgen "naß in naß", da übliche Kugelschreiberpasten etwa 20 Sekunden verwischbar sind. Diese Überschreibungen erschweren die Beurteilung des Testbildes, insbesondere bei Verwendung eines Densitometers mit kleiner Apertur.

[0008] Es ist das Ziel der Erfindung, eine Testvorrichtung und ein Testverfahren zum Prüfen von Kugelschreibern anzugeben, das die Nachteile des bekannten Verfahrens betreffend Spitzen, Ecken, unterschiedliche Beschleunigungen und Überschreibungen vermeidet.

[0009] Erfindungsgemäß werden diese Ziele dadurch erreicht, dass der Kugelschreiber bei stillstehendem Papier eine hin- und hergehende Bewegung zwischen zwei vorbestimmten Endpunkten vollführt und dass die Vorschubbewegung des Papiers erfolgt, wenn sich der Kugelschreiber im wesentlichen an den Endpunkten befindet.

[0010] Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bewegung des Kugelschreibers quer zur Vorschubrichtung und die Vorschubbewegung abwechselnd stattfinden.

[0011] In der Praxis wird der Test so durchgeführt, daß der Kugelschreiber (oder mehrere) auf einem Schlitten quer zur Vorschubrichtung des Papiers zwischen zwei vorbestimmten Endpunkten hin- und herbewegt wird. Dabei weist er im Bereich der Endpunkte eine minimale Geschwindigkeit auf oder verbleibt am Endpunkt für eine vorbestimmte Zeit in Ruhe. Während dieser Zeit erfolgt die Vorschubbewegung des Papiers. Dabei werden die Bewegungen so koordiniert, dass die erhaltene Linie einen Mäander bildet, der aus geradlinigen Strecken besteht.

[0012] Auch bei diesem Test kann das Schreibgerät kontinuierlich um seine Längsachse gedreht werden, wobei wiederum ein vorbestimmter Zusammenhang zwischen der Anzahl der Umdrehungen und der Anzahl der Hin- und Herbewegungen besteht, z.Bsp. eine Umdrehung auf 50 Hin-Herbewegungen.

[0013] Da auch beim neuen Test das Schreibgerät in vorbestimmter und konstant gehaltener Schräglage (60 - 70°) zum Papier gehalten wird, stellen die durch die Schlittenbewegung durchfahrenen Linien quer zur Vorschubrichtung des Papiers Aufstriche bzw. Abstriche dar, während die Bewegung in Vorschubrichtung des Papiers einer Art Querstrich entspricht. Durch die angestrebte und mit der modernen Technik auch erreichte, kontrollierbare Beschleunigung beim Verlassen der Endpunkte wird eine dynamische Schreibweise auf wiederholbare Art dem Test zugrunde gelegt und man erkennt zufolge der durch das Bild "wandernden" dünneren und dickeren Abschnitte der Linien, Fehler und Probleme des Schreibgerätes auf relativ einfache Weise.

[0014] Das ermöglicht die genaue Lokalisierung von Anomalitäten relativ zu bestimmten Stellen der Schreibspitze.

[0015] Dabei zeigt das erhaltene Bild Strukturen, die auf geometrische Ungleichmäßigkeiten der Schreibspitze, der Kugel, etc. schließen lassen.

[0016] Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt

die Fig. 1 ein Testbild gemäß dem Stand der Technik,

die Fig. 2 ein Testbild gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren,

die Fig. 3 eine Kugelschreiberspitze in Ruhe und vom Papier abgehoben,

die Fig. 4 die Kugelschreiberspitze der Fig. 3 auf das Papier aufgesetzt und bewegt und

die Fig. 5 einen Kugelschreiber in einer Haltevorrichtung.

[0017] Zu Fig. 1 und Fig. 2 ist voranzustellen, dass Kopien oder Drucke von Testbildern bei weitem nicht so deutliche Strukturen zeigen wie die Originale. Diese beiden Figuren werden der vorliegenden Beschreibung auch nur zur Erläuterung des Testverfahrens und nicht zur Darstellung der Testergebnisse beigefügt.

[0018] Die (originalen) Testbilder gemäß dem Stand der Technik liefern aussagekräftige Interferenzerscheinungen. Diese kommen dadurch zustande, daß Fehler sich durch die benachbarten Bereiche zu Mustern anordnen, die das menschliche Auge, aber auch optische halboder vollautomatische Erkennungsgeräte, sehr genau wahrnehmen können und die vom Fachmann einzelnen Fehlern der Schreibgeräte zugeordnet werden können.

[0019] Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, kommt es durch die Überlagerung der Kreisbewegung mit der Vorschubbewegung dazu, daß im Randbereich der Bilder, bei längerer Ausbildung der Einzelbilder aber über deren gesamte Fläche, eine Vielzahl von Überschreibungen stattfindet, wobei diese Überschreibungen "naß in naß" erfolgen, was Fehler überdeckt.

[0020] Darüber hinaus erkennt man aus Fig. 1 auch, daß hier praktisch ausschließlich die gleichmäßigen und runden Schreibbewegungen nachgebildet und somit getestet werden, während die beim praktischen Schreiben vorherrschenden Merkmale, die auf raschen, plötzlichen Richtungsänderungen, wie Ecken oder Spitzen, beruhen, ebenso wenig berücksichtigt werden, wie rasche Änderungen der Schreibgeschwindigkeit.

[0021] Die Fig. 2 zeigt ein Testbild gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren, das diese Merkmale berücksichtigt und Testbilder wie das dargestellte, liefert. Das Testbild zeigt eine sogenannte mäandrierende Linie, das bedeutet im Rahmen der Erfindung, daß im wesentlichen geradlinig verlaufende Abschnitte die untereinander bevorzugt praktisch rechtwinkelig verlaufen, zu einer eckigen Schlangenlinie zusammengesetzt sind.

[0022] Es gibt eine Vielzahl von Möglichkeiten, diese Bewegung zu realisieren, man kann dies durch elektrisch betriebene Schlitten tun oder, was wegen der Reproduzierbarkeit bevorzugt wird, über eine Exzenterführung eines Schlittens. Die Vorschubbewegung des Papiers wird bevorzugt durch einen Schrittmotor bewirkt, der beispielsweise durch die Position des Schlittens aktiviert bzw. inaktiviert wird.

[0023] Die Drehung der Kugelschreiberspitze erfolgt, je nach Wunsch, kontinuierlich (Fig. 2, A und B) auch während der Hin- und Herbewegung des Schlittens oder diskontinuierlich (Fig. 2, C und D) nur nach einer vorbestimmten Anzahl von Hin- und Herbewegungen des Schlittens. Andere Steuerungen der Drehbewegung sind für den Fachmann in Kenntnis der Erfindung leicht auszuwählen. Jede Darstellung A, B, C und D entspricht einer vollständigen Umdrehung um die Achse des Prüflings. Daher ist bei Wiederholungen dieser Tests die Stelle wieder auffindbar, an der Besonderheiten aufgetreten sind.

[0024] Bei passender Auslegung des Exzenters erhält man die in Fig. 2 dargestellte Abfolge von Linien, die ausreichend geradlinig sind, obwohl der Exzenter selbst nirgendwo zum Stillstand kommt. Aus diesem Bild sieht man sehr schön die Abfolge der Aufstriche, Querstriche und Abstriche, wozu noch folgendes, insbesondere auch unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 ausgeführt werden soll:

Die Darstellung der Fig. 3 und 4 im Zusammenhang mit der Fig. 2 ist so zu sehen, daß die Ansicht der Fig. 3 und 4 in der Vorschubrichtung des Papieres erfolgt, dies bewirkt, daß die Bewegungen quer zur Vorschubrichtung, die durch den Exzenter oder den Schlitten bewirkt werden, je nach dem, ob sie nach links oder rechts führen, als Aufstrich bzw. Abstrich zu sehen sind.

Die Fig. 3 zeigt in schematischer Ansicht einen schreibbereiten, aber noch nicht auf das Papier aufgesetzten Kugelschreiber 6, dessen Kugel 1 von der Innenkontur der Spitze 2 des Kugelschreibers 6 allseits abgehoben und von Kugelschreiberpasta umgeben und zentriert ist. Die Kugelschreiberpasta selbst ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Die Ebene durch den Mittelpunkt der Kugel 1 normal zur Achse 5 wird Äquatorebene genannt. Zwischen dieser Ebene und der Austrittsöffnung der Fassung befindet sich der "gap" 7 genannte, gekrümmte Spalt für die Schreibflüssigkeit. Bei üblichen Kugelschreiberpasten ist der gap 7 etwa 1,5 bis 4 Mikrometer (Durchmesserunterschied 3 bis 8 Mikrometer).

[0025] Dargestellt ist im oberen Bereich der Fig. 1 strichliert, ein Tintenkanal 3, der in einen ringförmigen Zwischenspeicher 8 mündet. Es sind üblicherweise fünf oder sechs Tintenkanäle, gleichmäßig über den Umfang verteilt, in der Spitze vorgesehen. Weiters ist aus Fig. 3 und 4 der Schreibwinkel α (alpha) ersichtlich, es ist dies der Winkel zwischen der Achse 5 des Kugelschreibers 6 und der Schreiboberfläche, im dargestellten Fall ein Blatt oder Stück Papier 4.

[0026] Fig. 4 zeigt die Änderungen, die sich schon beim Aufsetzen des Schreibgerätes auf das Papier 4 ergeben: Die Kugel 1 wird in ihrem Sitz nach oben und innen gedrückt, so daß die für den Zutransport und den Abtransport der Kugelschreiberpasta zur Verfügung stehenden Spalten 7 ungleich dick werden. Bei einer Bewegung des Kugelschreibers in Richtung des Pfeiles U, der Aufstrichbewegung steht für die Zufuhr der Tinte nur der verdünnte, obere Spaltbereich zur Verfügung, während für die Abfuhr überschüssiger Pasta der breite, untere Spaltbereich zur Verfügung steht.

[0027] Bei einer Bewegung in Richtung des Pfeiles D, dem Abstrich, bewegt sich die Kugel 1 in Richtung des Drehpfeiles D und es wird durch den breiteren unteren Bereich des Spaltes 7 zwischen Kugel 1 und Spitze 2 relativ mehr Schreibpasta zum Papier 4 gefördert, während zum Abtransport überschüssiger Pasta nur der schmale obere Bereich des Spaltes 7 zur Verfügung steht.

[0028] Zu dem kommt noch, daß bei Richtungsänderungen zu Beginn der Bewegung in der neuen Richtung sehr oft Teile der Oberfläche der Kugel mit dem Papier in Berührung kommen, die vom Ende der letzten Bewegung her noch pastenlos sind, so daß es zu Schwächungen oder Unterbrechungen der Linie kommen kann. Es gibt auch Richtungsänderungen, bei denen solche Bereiche der Kugel und der Stirnfläche 9 mit dem Papier in Berührung kommen, in denen sich zuvor Pasta angesammelt hat, was, insbesondere bei Beginn eines Aufstriches, zu wahrnehmbaren punktförmigen Verdickungen der Linie führt.

[0029] Die Bewegung des Kugelschreibers normal zur Darstellungsebene der Fig. 4, der sogenannte Querstrich, weist im Vergleich zum Aufstrich bzw. Abstrich nicht so stark unterschiedlich ausgebildeten gap 7 auf und ist daher nicht dargestellt, trägt aber, in Abhängigkeit von seiner Länge, auch zu der oben genannten möglichen punktförmigen Ablagerung von Pasta am Papier bei.

[0030] Der Winkel α (alpha) zwischen der Fläche des Papiers 4 und der Achse 5 des Schreibgerätes 6 hat selbstverständlich ebenfalls Einfluß auf die Schreibqualität und wird bei den Tests gemäß dem Stand der Technik auf 60° bzw. 70° gehalten. Selbstverständlich sind andere Größen oder auch Variationen während des Tests denkbar, doch trifft dies nur Varianten und Unterideen der Erfindung.

[0031] Zu derlei Varianten gehört auch die Festlegung der Anzahl der Hin- und Herbewegungen, die Festlegung der einzelnen Geschwindigkeiten bzw. Geschwindigkeitsverläufe und das jeweils gewählte Verhältnis zwischen Vorschubgeschwindigkeit des Papiers und Geschwindigkeit der Querbewegung. Auch die Regelung des Verhältnisses zwischen diesen Geschwindigkeiten und der Drehbewegung des Schreibgerätes 6 um seine Achse 5 ist wegen der Wiederholbarkeit der Ergebnisse festzulegen, doch betrifft dies nur Durchführungsparameter der Erfindung, ohne daß dabei das Wesen der Erfindung berührt wäre.

[0032] Selbstverständlich ist es beim erfindungsgemäßen Verfahren möglich, die Halterungen und Aufnahmen für die Schreibgeräte zu verwenden, die aus dem Stand der Technik bekannt sind. Da diese Aufnahmen den Fachmann auf dem Gebiete des Testen von Schreibgeräten vertraut sind, bedarf es hier keiner ausführlicheren Darlegung dieser Vorrichtungen, es soll nur darauf hingewiesen werden, daß die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens natürlich nicht auf die Benutzung derartiger Vorrichtungen beschränkt ist, sondern daß alle Vorrichtungen, die ein zu testendes Schreibgerät so zu halten und zu führen imstande sind, wie es das erfindungsgemäße Verfahren erfordert, zur Durchführung dieses Verfahrens geeignet sind.

[0033] Eine derartige Halterung ist im Schrägriß, teilweise geschnitten, in Fig. 5 dargestellt: Eine Aufnahme 11 ist Teil eines nicht dargestellten Schlittens, sie trägt in ihrem Inneren eine rotierbar gelagerte Hülse 12. Diese Hülse trägt, gegebenenfalls einstückig, ein Zahnrad 13 und weist einen Längsschlitz auf, in den ein Mitnehmer 16 einer Spannzange 14 im Inneren der Hülse 12 ragt. Die Spannzange hat, wie eingangs erwähnt, geringes Radialspiel und ist in Grenzen axial beweglich. Am oberen Ende der Spannzange ruht ein austauschbares Gewicht 15, das den Schreibdruck in genau definierter Größe sicherstellt. Die Spannzange 14 hält einen Prüfling 15. Dieser weist zumindest eine Kugelschreiberspitze und einen Pastenvorrat auf. Die Fig. 5 zeigt rein schematisch den Verlauf einer Testlinie mit Angabe der Vorschubrichtung V für das Papier 4 und die Schlittenbewegung U-D für den Aufstrich bzw. den Abstrich.

[0034] Schließlich ist aus Fig. 5 noch ein Abheber 17 ersichtlich, mit dessen Hilfe der Prüfling 15 vom Papier gehoben werden kann. Selbstverständlich kann ein Abheber 17 für mehrere Prüflinge gemeinsam vorgesehen sein.

[0035] Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch für Bleistifte, Buntstifte, Kreiden, Füllfedern und andere Schreibgeräte verwendet werden. Insbesondere bei Bleistiften oder Graphitminen ist es wichtig, dass es zu keinen Überschreibungen kommt, um Messungen mittels Densiometer praktisch durchführbar zu machen.

Ansprüche

1. Verfahren zum Prüfen von Schreibgeräten, insbesondere Kugelschreibern, vorzugsweise auf Papier, bei dem das Schreibgerät bezüglich der Papierebene in einer sich wiederholenden Bewegung geführt wird und das Papier in einer Vorschubrichtung bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Schreibgerät bei stillstehendem Papier eine hin- und hergehende Bewegung zwischen zwei vorbestimmten Endpunkten vollführt und dass die Vorschubbewegung des Papiers erfolgt, wenn sich das Schreibgerät im wesentlichen an den Endpunkten befindet.

2. Verfahren zum Prüfen von Schreibgeräten, insbesondere Kugelschreibern, vorzugsweise auf Papier, bei dem das Schreibgerät bezüglich der Papierebene in einer sich wiederholenden Bewegung geführt wird und das Papier in einer Vorschubrichtung bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des Schreibgerätes in einem Winkel zur Vorschubrichtung erfolgt und im wesentlichen abwechselnd mit der Vorschubbewegung stattfindet.

3. Verfahren zum Prüfen von Schreibgeräten, insbesondere Kugelschreibern, vorzugsweise auf Papier, bei dem das Schreibgerät bezüglich des Papiers eine Relativbewegung vollführt, die aus zwei Teilbewegungen zusammengesetzt ist, nämlich einer sich wiederholenden Bewegung und einer fortschreitenden Bewegung, dadurch gekennzeichnet, dass die sich wiederholende Bewegung eine hin- und hergehende Bewegung zwischen zwei vorbestimmten Endpunkten ist und dass die fortschreitende Bewegung nur erfolgt, wenn sich das Schreibgerät im wesentlichen an den Endpunkten befindet.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schreibgerät in einem Winkel von 50° bis 80°, insbesondere von 60° bis 70°, gegenüber der Papierebene geneigt ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schreibgerät in einer Ebene liegt, die normal auf die Papierebene verläuft und in Grenzen von ± 45° parallel zur Bewegungsrichtung des Schreibgerätes verläuft, sodass diese Bewegungen als Aufstrich bzw. Abstrich erfolgen.

6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsrichtung des Schreibgerätes und die Vorschubrichtung des Papiers im wesentlichen normal aufeinander stehen.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Schreibgeräte in einem gemeinsamen Schlitten gelagert sind, der von einem Exzenter angetrieben wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des Papiers durch einen Schrittmotor erfolgt.

Zeichnung