DE2442525A1

DE2442525A1 - Messgroessenumformer zur erzeugung elektrischer signale in abhaengigkeit vom andruck und von der bewegungsrichtung eines stiftes, insbesondere eines schreibstiftes

Info

Publication number: DE2442525A1
Application number: DE2442525A
Authority: DE
Inventors: Gerry Burke Andeen; Hewitt David Crane; Jon Charles Taenzer
Original assignee: Stanford Research Institute
Current assignee: SRI International Inc
Priority date: 1974-03-18
Filing date: 1974-09-05
Publication date: 1975-10-02
Also published as: DE2442525C2; SE7411358L; FR2265135A1; JPS5714492B2; FR2265135B1; GB1469150A; US3915015A; SE402661B; JPS50126281A; CA1023575A

Description

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MeL grüßenuraformer zur Erzeugung elektrischer Signale in Abhängigkeit vom Andruck und von der Bewegungsrichtung eines Stiftes, insbesondere eines Schreibstiftes.

Die Erfindung betrifft einen Meßgrößenumförmer zur Erzeugung elektrischer Signale in Abhängigkeit vom Andruck und von der Bewegungsrichtung eines Stiftes, insbesondere eines Schreibstiftes.

In der US-PS 3 1*4-5 367 ist ein Schreibstift beschrieben, bei dein zur Erzeiigung von Signalen beim Schreiben zur Anzeige der Schreibrichtung Schalter verwendet werden. Eine spezifische Folge von Richtungssignalen wird dabei dazu, verwendet, ein ' ganz bestimmtes von zahlreichen Magne-tltern-Schieberegistera zu steuern. Wenn die letzte Stufe oder der letzte Magnetkern in dem Schieberegister betätigt wird, wird das geschriebene Schriftzeichen angezeigt.

InVpatent) fi 2.t 5 S*-?^ 7. λ > ^entsprechend der US-Patentanmeldung ^32 870 vom 'ik. Januar 1 97*+^" unter der Bezeichnung "Handwriting System" (Crane) ist ein Schreibstift beschrieben, bei dem für

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die Anzeige der Bewegungsrichtung anstatt quadrantenweise angeordneter Schalter quadrantenweise angeordnete Photodioden verwendet werden, die durch ein Licht an der Farbpatrone des Schreibstiftes betätigt^{wer en}und Signale erzeugen,die anschließend für die Erkennung der mit dem Schreibstift geschriebenen Schrift zeichten verwendet werden.

Die Verwendung von Photodioden zur Erzeugung von SLf-;nalen entsprechend der Bexiegung des Schreibstiftes stellt eine Verbesserung gegenüber den Schaltern insofern dar, als Schalterkontalcte korrodieren oder oxydieren oder sich im Gebrauch, abnutzen, während diese Gefahr bei Photodioden nicht besteht. Ein Schreibstift mit Photodioden zur Erzeugung der Richtungssignale arbeitet in wirksamer !/eise. Wenn jedoch ein System zur Erzeugung von SchreibstiftSignalen geschaffen werden konnte, das außer Ri chtuiags signal en auch ein Signal liefert, das für die beim Schreiben auf den Stift gegen das Papier ausgeübte Kraft (den Andruck) kennzeichnend ist, würde damit eine weitere Dimension verfügbar gemacht, was die Erkennung des mit dem Schreibstift geschriebenen Schriftzeichens erleichtern würde. Ein weiteres auftretendes Problem besteht darin, daß die Verwendung von Schaltern und Photodioden zu einem etwas sperrigen Schreibstift führt, der daher unhandlich ist. ¥eixn ein System geschaffen werden könnte, bei dein zur Erzeugung von Signalen Bauteile von geringerer Größe und geringerem Gewicht verwendet werden könnten, würde ein solcher Schreibstift sich eher wie ein normaler Schreibstift handhaben lassen als ein so schwer zu handhabender und sperriger Schreibstift.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Schreibstift der oben kurz beschriebenen Gattung zu schaffen, mit dem sowohl Signale zur Anzeige der Bewegungsrichtung des Schreibstiftes als auch zur Anzeige des beim Schreiben aufgewendeten Aufdruckes erzeugt werdai können.

Die Erfindung sch^afft einen Schreibstift der beschriebenen

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Gattung, bei dem die Elemente zur Signalerzeugung bequemer und gedrungener innerhalb des Schreibstiftes angeordnet sind als bei den bisner bekannten Ausbildungen.

jiiii "weiteres Merkmal der Erfindung besteht in der Schaffung eines neuen und nützlichen dreidimensionalen Meß groß enuinf ormersystems.

Diese und weitere Vorteile können gemäß der Erfindung dadurch. erzielt werden, daß beispielsweise die Farbpatrone innerlaLb eines Kugelschreibers mittels einer flexiblen Membran gelagert ist. An entscheidenden Stellen an der Membrane sind Dünnschicht— Dehnungsmeßstreifen angebracht. Beim Schreiben mit dem 'betreffenden Schreibstift wird die Membran verwunden und verbogen. Die der Bewegung des KugeischieLbers entsprechenden Dehnungen innerhalb der Membran verursachen die Erzeugung entsprechender Signale durch die Dehnungsmeßstreifen, und diese Signale werden zur Erzeugung sowohl von bewegungsrichtungsabhängigen Signalen als auch von Signalen entsprechend dem Ausmaß des dabei atifge~- wendeten Andrucks kombiniert.

JJie Erfindung schafft so ein Schreibzeug, das beim Schreiben elektrische Signale erzeugt, die für den aufgewendeten Andruck. und für die Richtung der von dem Schreibzeug ausgeführten Bewegung kennzeichnend sind. Bei dem Schreibzeug werden zur Erzeugung dieser Signale Dehnungsmeßstreifen verwendet.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsformen der Erfindung

beispielsweise dargestellt. ' _: - .

F±'j. 1 ist ein Teilschnitt zur Veranschaulichung einer Ausfixh— rungsform der Erfindung;

firr,. 2A und 2B sind Schnitte zur Veranschauliehung der Verformungen der Dehnungsmeßstreifen in Abhängigkeit von den beim S_chreiben aufgewendeten Kräften;

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Fig. 3 ist ein Schalt schema zur Veranschaulichung· der Brnickenschaltung·, mit der die Dehnungsmeßstreifen zur Erzeugung von Richtungs- und Andrucksignalen verbunden sind;

Fig. 4 bis 7 veranschaulichen verschiedene Anordnungen der Dehnungsmeßstreifen an einer Membran gemäß der Erfindung sowie vereinfachte Ausbildungen von Brückenschaltungen für jede dieser Meßstreifenanordnungen; und

Fig. 8 veranschaulicht eine besonders bevorzugte Anordnung von Dehnungsmeßstreifen an einer Membran.

Fig. 1 ist ein Querschnitt durch das Schreibende eines Schreibstiftes gemäß der Erfindung in größerem Maßstab. In einem "Gehäuse" 10 ist eine flexible Membran 12 entlang ihres Randes fest montiert. Im Mittelpunkt der Membran 12 ist eine Farbpatrone 14 starr befestigt, die an dem aus dem Gehäuse hervorragenden Ende eine Schreibkugel 16 trägt.

An der Membran sind in dem Bereich, durch den die Farbpatrone hindurchgeht, vier Paare von Dehungungsmeßstreifen 21, 22, 23, Zh, 25 j 26, 27 und 28 montiert. Diese Dehnungsmeßstreifen sind einander paarweise gegenüberliegend an den beiden Seiten der Membran angebracht. Die Dehnungsmeßstreifen der Membranunterseite sind in .unterbrochenen Linien dargestellt. Die Dehnungsmeßstreifen kann man sich so angeordnet denken, daß sie auf zwei Koordinatenachsen liegen, die einander im Mittelpunkt der Membran schneiden.

Fig. 2A bzw. 2B deuten die Verformung der Membran beim Andrücken des Kugelendes der Patrone an das Papier bzw. bei einer Schreibbewegung, bei .der die Farbpatrone nach links abgelenkt wird, an. Die Kräfteverteilung ist für .jeden Fall durch die Buchstaben C (für Druck) und T (für Zug) angegeben. Die auf die Kugelspi.tze ausgeübten Kräfte sind mit F bzw. P bezeichnet. Eine Untersuchung der Verformungen in Fig. 2A läßt erkennen, daß

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sie in der Gegend des Zentrums der Membran am größten'sind und gegen das äußere Ende hin abnehmen und schließlich ihr Vorzeichen ändern. Auch ist zu erkennen, daß die Vorzeichen der Verformungen an der oberen und unteren Fläche der Membran einander entgegengesetzt sind. Insbesondere ist (an beiden Flächen) die Verformung an einer Stelle entlang jedes Halbmessers Null, und dies bedeutet, daß im Interesse größter Wirksamkeit die Dehnungsmeßstreifen entweder nahe bei der Mittellinie des Schreibstiftes oder nahe an der Außenwand montiert sein sollten. Die größeren Verformungen treten in der Nähe der Mittellinie des Schreibstiftes auf. Aus Fig. 2A ist zu ersehen, daß der obere Teil der Membran in der Nähe der Mitte sich unter Zugspannung und der unmittelbar gegenüberliegende Flächenteil der Membranunterseite sich unter Druckspannung befindet. Nach außen zu nehmen die Spannungen ab, und die Druckspannung geht, wie dargestellt, in eine Zugspannung, bzw. die Zugspannung in eine Druckspannung, über.

Bei Ausübung einer Kraft, die den Schreibstift nach links auslenkt (Fig. 2B) befindet sich der obere Teil der Membran links von der Farbpatrone unter Zugspannung, während sich der unmittelbar darunter befindliche Teil der Membran unter Druckspannung befindet. Im Bereich der Membran rechts von der Farbpatrone be-

Druckfindet sich der obere Teil der Membran unter · spannung, während sich der unmittelbar darunterliegende Bereich unter Zugspannung befindet. In diesem Falle tritt der Vorzeichenwechsel der Spannung entlang eines Kreises um den Mittelpunkt der Membran auf. Beim Auftreten einer nach rechts gerichteten seitlichen Kraft würden auf die Membran Zug- und Druckkräfte spiegelbildlich zur Darstellung der Fig. 2B auftreten.

Zug- und Druckspannungen verändern nun das Ausmaß des Widerstandes der Dehnungsmeßstreifen; die Widerstandsänderung ist im wesentlichen eine lineare Funktion der Große der Kraft. Im normalen Betriebsbereich sind die D_ruck- und Zugspannungsgrößen in den einander gegenüberliegenden Meßstreifen nominell

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gleich.

Zur Unterscheidung zxirdschen seitlichen Kräften X und Y und der vertikalen Kraft P sind die in Fig. 1 dargestellten Dehnungsmeßstreifen in einer Mehrfach-Brückenschaltung geniäfi Fig. 3 geschaltet. Eine Regelsparmungsquelle 30 als Quelle von Potentialen von +V_n und -V_n liefert Ausgangsspannungen -V und +V_n. Die Ausgangsklemmen sind mit zwei Sammelleitungen oder Schienen verbunden. Zwischen diese beiden Schienen sind zwei Kondensatoren 33 und 35 gleicher Kapazität hintereinandergeschaltet,deren Zxtfischenpunkt geerdet ist. Die Klemme +V ist mit je einer Klemme der mit zwei Klemmen versehenen Dehnungsmeßstreifen 21, 23, 26 und 28 verbunden» Die Schiene -V_n ist mit je einer Klemme der Dehnungsmeßstreifen/24, 25 und 27 verbunden. Die andere Klemme jedes der Dehnungsmeßstreifen 21 und 22 ist mit einer Leitung verbunden, die über eiren ersten Widerstand 32 zum einen Eingang eines Di.fferentialverstärkers 34 führt. Der andere Zwezjg dieser Leitung führt über einen Widerstand 36 zum einen Eingang eines weiteren Differentialverstärkers 38. Die Seite des Widerstandes 32, die mit dem Differentialverstärker 34 verbunden ist, ist über einen weiteren Widerstand 40 geerdet.

Die anderen Klemmen der Dehnungsmeßstreifen 23 und 24 sind zusammengeschaltet und mit einer Leitung verbunden, deren einer Zweig über einen Widerstand 42 mit dem anderen Eingang des Verstärkers 34 verbunden ist. Der andere Zweig dieser Leitung ist über einen Widerstand 44 mit dem gleichen Eingang des Verstärkers 38 verbunden, mit dem auch der Widerstand 36 verbunden ist. Zwischen dem Ausgang des Verstärkers 34 und dem Eingang, mit dem der Widerstand 42 verbunden ist, ist ein Rückkoppelungswiderstand 46 geschaltet. Zwischen den Ausgang des Verstärkers 38 und den Eingang, mit dem die Widerstände 36 und 44 verbunden sind, ist ein Rückkoppelungswiderstand 50 geschaltet. Der Ausgang des Differentialverstärkers 34 ist über einen Widerstand 54 mit einer Ausgangsklemme 52 verbunden. Die dort auftretende Ausgangsgröße bildet ein Signal, das für die Bewegung in einer, hier mit X bezeichneten Richtung kennzeichnend ist.

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Die andere Seite der Dehnungsrießstreifen 25 und 26 ist nit einer Leitung verbunden, deren einer Zweig über einen Widerstand j6 mit dem Differentialverstärker 38 verbunden ist. Dieser Eingang des Differential Verstärkers 38 ist außerdem über einen Widerstand 58 geerdet. Der Ausgang des Differentialverstärkers 38 ist über den Widerstand 62 miteiner Ausgangsklemme 60 verbunden. Das Signal, das an der Ausgangskiemme 60 auftritt, ist proportional zu der beim Andrücken des Schreibstiftes an das Papier auf die Membran wirkenden, nach oben gerichteten Kraft ο

Der andeie Zx^eig der mit den Dehnungsmeßstreifen 25 und 26 ver- bundenen Leitung ist über einen Widerstand 64 mit dem einen Eingang eines Funktionsverstärkers 66 verbunden.' Der andere Zweig der mit den Dehnungsmeßstreifen 27 und 28 verbundenen Leitung ist über einen Widerstand 68 mit einem zweiten Eingang des Differentialverstärkers 66 verbunden. Dieser zweite Eingang ist zugleich über einen Widerstand 70 geerdet. Der .Ausgang des Differentialverstärkers 66 ist mit dem Eingang, an dem der Widerstand Gh angeschlossen ist, durch eine Rückkoppelungsleitung über einen Widerstand 72 verbunden. Der Ausgang des Differentialverstärkers 66 ist über einen Widerstand 76 mit einer Klemme 7h verbunden. Das Aus gangs signal Y an der Klemme ¹Jh ist kennzeichnend für eine Bewegung in einer Richtung unter rechtem Winkel zu der Bewegung, für die das an der Ausgangsklemme 52 auftretende Ausgangssignal X kennzeichnend ist. ■

Aus dem Gesagten ist zu ersehen, daß die Erfindung einen Meßgrößenumformer für Kräfte in drei Dimensionen schafft,· der für Kraft- oder Bewegungsrichtungen in einer Ebene und für eine auf diese Ebene über den Meßgrößenumformer ausgeübte Kraft kennzeichnende Signale liefert. Aus der bisherigen Beschreibung ist ferner zu erkennen, daß das Ausgangssignal X von der Spannungsdiffereiiz zwischen den Meßstreifenpaaren 21 , 22 und 23, 2.h abgeleitet ist, die auf einer Linie durch den Mittelpunkt der Meibran an gegenüberliegenden Seiten derselben liegen.

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Das Ausgangsöignal Y ist von der Spannungsdifferenz zwischen den Meßstreifenpaaren 25» 26 und 27, 28 abgeleitet, die sich auf einer Linie unter rechtem Winkel zur ersteren Linie durch den Mittelpunkt der Membran an gegenüberliegenden Seiten desselben befinden. Ausgangssignale entsprechend den vertikalen Kräften können direkt aus der Summe der Ausgangssignale der Streifenpaare 21, 22 und 23, 24 oder aus der Summe der Ausgangssignale der Meßstreifenpaare 25, 26 und 27» 28 abgeleitet werden. Durch Anordnung der Brücke in solcher Weise, daß die beiden Summen (bei Ausübung einer Kraft P) entgegengesetzte Vorzeichen haben, werden sie direkt in einem Differentialverstärker addiert, so daß alle vier Meßstreifenpaare gleichmäßig zum Vertikalkraftsignal P beitragen. Wenn auf die Schreibstiftspitze keine Kraft ausgeübt wird, befinden sich sämtliche Brükken im Gleichgewicht, und das Ausgangssignal sämtlicher Verstärker ist nominell gleich Null.

Bei dem in Fig. 2A dargestellten Zustand, d.h. bei Ausübung einer Vertikalkraft bewegen sich die Ausgangssignale aus den Meßstreifenpaaren 21, 22 und 23, 2k gemeinsam (d.i. in gleicher Richtung und um den gleichen Betrag). Da diese Aus gangs signale für P addiert und für X subtrahiert werden, wird durch das Ausgangssignal eine Druckausübung gemeldet, während nominell keine Änderung des Ausgangssignals X (bzw. Y) auftritt. Eine Kraft P (die Vertikalkomponente der Andruckkraft beim Schreiben) beeinflußt die Meßstreifenpaare 25, 26 und 27, 28 im gleichen Maß wie die Meßstreifenpaare 21, 22 und 23, 2k. Die Brücken sind jedoch derart angeordnet, daß die von den Meßstreifenpaaren 25» 26 und 27, 28 erzeugten Signale von entgegengesetzen Vorzeichen wie die von den Paaren 21, 22 und 23, 2k erzeugten Signale sind. Diese Signale entgegengesetzter Polarität werden aber wegen der entgegengesetzten Polarität der Eingangssignale des Differentialverstärkers 38 in diesem addiert, und das Ausgangssignal ist P.

Bei dem Zustand gemäß Fig. 2B, entsprechend einer Bewegung¹

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der Schreibstiftspitze nach links, ändern sich, die Ausgangssignale der Meßstreifenpaare 21, 22 und 23» 24 zwar um den gleichen Betrag, jedoch in entgegengesetzter Richtung. In diesem Falle wird ein negatives Ausgangssignal X gemeldet, ohne daß dabei eine Änderung von P(oder Y) auftritt. Wenn die Bewegungen gemäß Fig. 2A und 2B komb-iniert werden, treten Änderungen sowohl in X als auch in P (jedoch nicht in Y) auf. Wie ersichtlich wird mit der dargestellten Anordnung von acht Dehnungsmeßstreifen eine nominell einwandfreie Trennung zwischen Χ, Y und P erreicht.

Zwei der wichtigsten Gesichtspunkte bei der Ausbildung eines Schreibstiftes gemäß der Erfindung sind Empfindlichkeit und Verläßlichkeit. Bei einwandfreier Ausbildung und Anwendung sind Dehnungsmeßstreifen in Folienform durchaus verläßlich, jedoch für die Umwandlung von Beanspruchungen bzw, Verformungen in elektrische Signale nicht sehr empfindlich, und es sind daher Brückenschaltungen erforderlich. Obwohl es andere Meßgrößenuniformer für Beanspruchungen gibt (z.B. Halbleiter, piezoelektrische Elemente usw.), von denen einige sich durch höhere Empfindlichkeit auszeichnen, haben sie alle gewisse Nachteile, die ihre Eignung für die vorliegende Anwendung ζ ».Zt. beeinträchtigen. Ein für den Schreibstift wichtiges Maß der Empfindlichkeit ist jedoch nicht gerade die elektrische Empfindlichkeit auf Beanspruchungen, sondern vielmehr die Empfindlichkeit auf die Kräfte an der Schreibstiftspitze. Diese Gesamtempfindlichkeit ist das Produktaus der Brückenempfindlichkeit, der Meßstreifenenipfindlichkeit und der mechanischen Empfindlichkeit (Spannungs- Dehnungs-Empfindlichkeit) der Membrane.

Die maximale Verformung sowohl in X- und Y-Richtung als auch in vertikaler Richtung an der Schreibstiftspitze ist umgekehrt proportional zum Quadrat der Membrandicke und steht in einer komplizierteren Beziehung zum Kehrwert der Radien. Da die Radien nach Größengesichtspunkten gewählt werden, ist die primäre

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Grüße zur Beeinflussung; der mechanischen Empfindlichkeit die Dicke der Membran. Eine hohe mechanische Empfindlichkeit se.tzt voraus, daß die Membran aus einem Material riit niedrig;em Elastizitätsmodul hergestellt ist, das jedoch eine genügend hohe Fließfestigkeit haben mui3, um die verhälnismäßig hohen Kraftspitzen (wie bei einem heftigen i-Punkt) ohne bleibende Verformung auszuhalten. Es gibt eine iieihe von Materialien, die diese Erfordernisse erfüllen; Aluminium z.B. ist ohne weiteres verfügbar, läßt sich leicht bearbeiten und hat eine hohe Wärmeleitfähigkeit, so daß es dazu beiträgt, daß sämtliche Dehnungsmeßstreifen auf gleicher Temperatur gehalten werden. Die maximale Empfindlichkeit wird durch die Elastizitätsgrenze des Materials beeinflußt; die Grenze der Beanspruchung liegt bei der Beanspruchung am Fließpunkt. "Wenn der Schreibstift derart bemessen ist, daß die höchste an der Schreibstiftspitze auftretende Kraft diese Grenzbeanspruchung in der Membran erzeugt, wird die maximale Empfindlichkeit erreicht.

Ein anderer wichtiger Faktor ist die Anbringung der Dehnungsmeßstreifen. Für analytische Zwecke kann die Membran näheruxigs — weise als Ringscheibe aufgefaßt werden, die am inneren und äußeren Rand eingespannt ist. Die Maximalspannung tritt für Verformungen" der Membran sowohl durch Momente (X—Y) als auch durch Axialkräfte (Andruck) in radialer Richtung auf. Diese Radialspannung hat ihr absolutes Maximum an der Innenkante der Ringscheibe und nimmt in Richtung zur Außenkante ab und wechselt schließlich das Vorzeichen. Das Verhältnis der absoluten Radialspannungen am Innen— und Außenrand ist grob angenähert umgekehrt proportional zum Verhältnis der Radien der Ränder. Im Interesse größter Empfindlichkeit ist es erwünscht, die Dehnungsmeßstreifen in den Bereichen größter Sx^annung (und infolgedessen größter Verformung) anzuordnen, soweit dies mit anderen Erfordernissen sowie der Größe des Meßstreifens und der Fähigkeit, die Temperatur beizubehalten, vereinbar ist. Die Me>.streif en sollten also so nahe wie praktisch möglich am Innenrand oder Au'enrand, nicht jedoch in der Gegend, des mittleren Halbmessers, angeordnet werden. _.. ₁

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Jv- und Y-Kräfte verursachen Spannungen und Verformungen der Membran proportional zur Länge des Momentenarmes von der Membran zu der Schreibstiftspitze. Das Anspre.chen der Meßstreifen auf eine Vertikalkraft P ist hingegen vom Momentenarm unabhängig. Die relative Empfindlichkeit gegenüber Kräften in X- und Y-Richtung gegenüber solchen in vertikalen Richtungen kann zweckmäßigerweise durch die Schreibstiftspitzenlänge beeinflußt werden. Die relative Enipfindlichkeit kann auch dadurch beeinflußt werden, daß die Außen- und Innenabmessungen der Membran entsprechend gewählt werden, obwohl dies nicht so zweckmäßig ist, denn es ist ja eine möglichst geringe Membrangröße zu fordern.

Die relative Empfindlichkeit sollte gegenüber¹ X-Y-Kraft en viel größer als gegenüber den vertikalen Kräften sein, weil die letzteren erheblich größer sind. Dies ist ein Vorteil für die Ausbildung, bei der die Membran in einer zur Schreibfläche parallelen Ebene gehalten wird. Die Empfindlichkeiten können dann auf Maximalwerte für die einzelnen Richtungen eingestellt werden. Es kann ein Schreibstift gebaut werden, bei dem die Membran zum Griff (Gehäuse und Griff sind ausgerichtet) unter rechtem Winkel steht. Die Auflösung der Kräfte in bezug auf den SchreibsbLft und derjenigen in bezug auf die Schreibfläche (die beim Algorithmus der Schriftzeichenerkennung verwendet wird) wärje , möglich, wenn der Winkel des Handgriffs ein bekannter Wert wäre. Solche Auflösungen können zu einem gewissen Verlust der Auflösung der Kräfte in einer zum Papier parallelen Ebene führen, da die X-Y-Empfindlichkeit der Membran mö-glicherweise verringert werden muß, um für die erforderliche Festigkeit zu sorgen,

Natürliche mechanische Resonanzfrequenzen sollten vorzugsweise reichlich oberhalb der höchsten Frequenzkomponenten der beim Schreiben erzeugten Signale liegen. Es ist auch erwünseht, .die Schreibstiftspitze starr zu montieren, so daß der Schreiber die Verschiebung der Schreibstiftspitze unter Schreibbedingungen nicht wahrnira.'.t. Da die natürlichen Schwingungsfrequenzen (und der ilehrwert der Ablenkung der Schreibstiftspitze) zur dritten

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Potenz der Dicke der Membran proportional ist, können diese Gesichtspunkte beim Festlegen der Dicke der Membran wichtig sein. Wegen der sehr geringen bewegten Masse der Membran und der Schreibstiftspitze sind diese Anforderungen Iceine beeinflussenden Faktoren. Sie können jedoch wichtig werden, wenn der Halbmesser der Membran groß oder die Schreibstiftpatrone sehr lang sind. Diese können doch beim Konstruieren eines Schreibstiftes entsprechend ausgelegt werden.

Wegen des niedrigen Pegels der Signale aus den Meßstreifen kann die induktive und elektrostatische "Geräusch"-aufnahme von Bedeutung sein, jedoch kann diese unter Anwendung normaler Maßnahmen zur Verminderung der Geräuschaufnahme gänzlich ausgeschaltet werden, indem beispielsweise Drähte verdrillt werden, so daß durch die Differenzialverstärkeranordnung ein Ausgleich herbeigeführt wird, denn die Aufnahme in einem Paar verdrillter Drähte ist von. gleicher Amplitude.

Fig. 4 bis 7 veranschaulichen Anordnungen, bei denen die Gesamtzahl der erforderlichen Dehnungsmeßstreifen und daher die Kompliziertheit des Gerätes vermindert sind. H-^er gibt es anstatt 3 nur k Dehnungsmeßstreifen. Jede dieser Figuren zeigt eine Membran mit daran angebrachten Dehnungsmeßstreifen. Die Dehnungsmeßstreifen an der Membranoberseite sind mit den gleichen Bezugszeichen wie diejenigen an der Membran gemäß Fig. 1 bezeichnet. Die Meßstreifen an der Unterseite der Membran tragen die gleichen Bezugszeichen wie diejenigen an der Unterseite der Membran gemäß Fig. 1 zuzüglich eines Apostroph (') und sind an den gleichen Stellen angeordnet wie jene. In jeder der Figuren ist neben jeder Membran mit den Meßstreifen schematisch eine vereinfachte Anordnung einer Brückensahaltung für die Verwendung im Verein mit der dargestellten Meßstreifenanordnung zur Erzeugung von X-, Y-, und P-Signalen dargestellt. Bei allen diesen Anordnungen gemäß Fig. h bis 7 ist jedoch die Hälfte der Meßstreifen durch unveränderliche Widerstände ersetzt. Bei allen diesen Diagrammen, mit Ausnahme der Anordnung von Fig. 7»

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ist die Empfindlichkeit halbiert. Bei der Anordnung gemäß Fig. 7 wird jedoch die Empfindlichkeit gegenüber Andruck nicht vermindert. Infolge der halbierten Empfindlichkeit ist die Schaltung gegenüber Storsignalen empfindlicher, die durch Kreuzkopplungseffekte zwischen X, Y und P herrühren, obwohl jede dieser Ausbildungen .in anderer ¥eise empfindlich ist.

Bei der Anordnung gemäß Fig. k sind alle Dehnungsmeßgeräte 22, 2k, 26 und 28 durchwegs an der Unterseite der Membran 12 quadrantenweise um den Mittelpunkt der Membran, nahe an deren Mittelpunkt, angeordnet. Bei dem daneben abgebildeten Schaltschema sind die Schaltungsteile mit gleichen Funktionen wie in Fig. 3 mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Anstelle eines Dehnungsmeßstreifens 21 ist zwischen +V_n und dem Eingang des Verstärkers Jk ein Widerstand 80 geschaltet-. Anstelle des Dehnungsmeßstreifens 23 ist zwischen +V„ und dem' anderen Eingang des Verstärkers 3k ein Widerstand 82 geschaltet. Anstelle des Dehnungsmeßstreifens 25 ist zwischen -V und den Eingang zum Verstärker 38 ein unveränderlicher Widerstand 84 geschaltet. Anstelle eines Meßstreifens 27 wird in der Schaltung ein unveränderlicher Widerstand 86 verwendet.

Gemäß Fig. 5 sind an einer Seite der Membran zwei Meßstreifen 25 und 27 und an der Unterseite der Membran Dehnungsmeßstreifen 22 und 2k angeordnet. Bei dem Schaltungsdiagramm sind in der Brückenschaltung anstelle der Meßstreifen 21 und 23 Widerstände 80 bzw. 82 und anstelle der Dehnungsmeßstreifen 26 und 28 Widerstände 90 bzw. 88 vorgesehen.

Gemäß Fig. 6 sind an der Oberseite der Membran 12 Dehnungsmeßstreifen 23 und 25 unter rechtem Winkel zueinander und an der Unterseite Dehnungsmeßstreifen 22 und 28, ebenfalls unter rechtem Winkel zu einander und auf den gleichen Durchmessern der Membran wie dia Meßstreifen 23 bzw. 25» angeordnet. In der Schaltung nimmt, wie beim vorigen Beispiel, ein Widerstand 80 die Stelle des Meßstreifens 21 ein. Ein Widerstand 92 nimmt die

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Stelle des Meßstreifens 24 ein, und, wie beim vorigen Beispiel, nimmt ein Widerstand 88 die Stelle des Meßstreifens 26 und ein Widerstand 86 die Stelle des Meistreifens 27 ein.

Gemäß Fig. 7 sind Dehnungsmeßstreifen 21 und 22 einander gegenüberliegend an gegenüberliegenden Flächen der Membran 12 und Dehnungsmeßstreifen 25 und 26 einander gegenüberliegend, ebenfalls an gegenüberliegenden Seiten der Membran montiert. Die Dehnungsmeßstreifen sind zueinander rechtwinkelig angeordnet. In der Schaltung nimmt ein Widerstand 82 die Stelle des Me£- streifens 23» ein Widerstand 92 die des Meßstreifens 24, ein Widerstand 90 die Stelle des Meßstreifens 28 und ein Widerstand 86 die des Meßstreifens 27 ein.

Hinsichtlich Kreuzkopplung ist unter den Meßstreifenanordnungen gemäß Fig. 4 bis 7 die nach Fig. 7 die ungünstigste. Ob%iohl sie in der Tat eine Unterscheidung zwischen X- und Y-Kräften ohne weiteres gestattet, ist eine Unterscheidung zwischen seitlichen Kräften und vertikalem Druck nicht möglich. Beispielsweise wäre es nicht möglich, eine reine Druckkraft von einer reinen Verschiebungskraft unter 45 zu unterscheiden. Daher sind für ein System mit vier Dehnungsmess-streifen die Anordnungen gemäß Fig. 4, 5 und 6 besser als diejenige gemäß Fig. 7· Die Betriebseigenschaften der in Fig. 4 und 5 dargestellten Anordnungen sind nominell identisch, mit der Ausnahme, daß die Ausbildung gemäß Fig. 4 leichter herzustellen ist, wenn die Meßstreifen gleichzeitig angebracht werden sollen, da sie durchwegs an der gleichen Fläche der Membran montiert sind. Wenn andererseits die Meßstreifen einzeln montiert und verdrahtet werden sollen, kann die Ausbildung gemäß Fig. 5 besser sein, denn es steht mehr Arbeitsraum zur Verfügung, da an jeder Seite der Membran nur zwei Meßstreifen zu montieren sind. Ein Gesichtspunkt bei der Entscheidung, welche der vier Meßstreifenanordnungen verwendet werden soll, hängt also von dem zu verwendenden Herstellungsverfahren ab. Von den drei Ausführungsformen nach Fig. 4, 5 und 6 sind die beiden letzteren der ersteren vorzuziehen, da diese

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hinsichtlich Kreuzkopplungswirkungen besser abgeglichen sind und die Empfindlichkeit ihrer Ausgangssignale gegenüber Wärmeschwankungen vermindert und das Verhalten der erforderlichen Brückenschaltungen bei iärmeSchwankungen besser sind.

-Sine Anordnung zur Erzielung höchster Empfindlichkeit, geringster rfärmeempfindlichkeit und insgesamt optimalen Ansprecliverhaltens, die daher die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellt, zeigt Fig. 8. Es werden insgesamt gleichzeitig acht Dehungstreifen an der gleichen Seite der Membran, vier in der KMhe des Mittelpunktes der Membran und vier in der Nähe des äußeren Randes der Membran, an der gleichen Seite derselben, aufgetragen oder angebracht. Aus Fig. 2 war zu entnehmen, daß die Polarität bzw. das Vorzeichen der Spannungsverformungen in der Membran am Innen- und Außenrand gegenüberliegender Seiten der Membran gleich ist. Wenn also die Dehnungsmeßstreifen 22, 2h, 26 und 28 an der Membran nicht am Innenrand unten, sondern

werden,

am AuDenrand oben angebracht erhält man die gleichen Ausgangs signale wie bei der Anordnung gemäß Fig. 1 .

Diese neue Ausführungsform ist in Fig. 8 dargestellt. Hier sind die Dehnungsmeßstreifen 21, 23» 25 und 27 quadrantenweise in der Nähe des Mittelpunktes der Membran um diesen herum verteilt angeordnet. Der Hefistreifen 26 ist an der gleichen Seite der Membran wie der Meßstreifen 25» jedoch am äußeren Ende des durch den Meßstreife:i 25 hindurchgehenden Halbmessers aufgetragen* Der Meßstreifen 2^!! ist ebenfalls an der Oberseite der Membran .^r;egen das äußere Ende des durch den Meßstreifen 23 hindurchgehenden Halbmessers hin angebracht. Der Meßstreifen 28 .ist an der Oberseite der Membran am äußeren Ende des gleichen Halbmessers angebracht j der durch den Meßstreifen - 27 hindurchgeht. Der Meßstreifen 22 ist an der Oberseite der Membran am äußeren Ende des durch den Meßstreifen 21 hindurchgehenden Halbmessers aufgetragen. Die Anschlüsse für +V^ und -V sowie diejenigen der ■",rückenachaltun-r sind von den Meßstreifen 22, 24, 26 und 28 ab'-eiio.r ;en. Jie Leitungen, die die Meßstreifen 21, 23» 25 und

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mit den Meßstreifen 22, 24, 26 und 28 verbinden, entsprechen der Anordnung im Schema der FIp;. 3· Unter weitgehender Verwendung der Technik der integrierten Schaltungen ist es möglich, wesentliche Teile der Brücken schaltung: auf die Membran aufzutragen, ohne ihr Ansprechen auf die Schreibstiftbewegung zu beeinträchtigen, wodurch die Probleme der Geräuschaufnahme bzw. Aufnahme anderer Störungen wesentlich vermindert werden.

Bei der hier dargestellten Ausführungeforia der Erfindung werden zur Erfassung der Stiftandrucksignale Dehiiungsneßstreifen anstatt in EinselanOrdnung in einer Brückenanordmmg verwendet. Dies ist wohl begründet. Dehnungsmeßstreifen in Folienform des bezeichneten Typs sind derart ausgebildet, daß sie bei haftender Verbindung mit einem festgelegben Substratmaterial einen Wärmedehungskoeffizienten Null haben. Der Wärinedehnungskoeffizient ist jedoch nur für kleine Temperaturabweichungen von einer festgelegten Temperatur (üblicherweise 24 C= 75 F) Null. Größere Temperaturänderungen äußern sich in den elektrischen AusgangsSignalen als Fehler. Da ferner Dehnungsmeßstreifen ihrer Wirkung nach Widerstände sind, müssen sie Energie streuen, und dies führt wiederum zu einer Erhöhung ihrer Temperatur. Wenn sich die Me£- streifen im spannungslosen Zustand befinden, x^ird die in jedem Meßstreifen gestreute Energie die gleiche sein, und der Temperaturanstieg innerhalb jedes Meßstreifens ist gleich, Unter dynamischen Bedingungen, wie sie beim Schreiben mit dem Schreibstift herrschen, werden die Meßstreifen beansprucht, und die Energiestreuung und der Temperaturanstieg der Meßstreifen sind nicht mehr gleich. Durch Verwendung von Meßstreifen in der Brückenanordnung und durch Anbringen derselben an einem gemeinsamen Substrat werden diese Auswirkungen von Temperaturänderungen aufgehoben und äußern sich nicht mehr in dem Ausgangssignal. Die Brückenanordnung von Dehungsmeßstreifen ist also für eine ge-' naue Umformung von Beanspruchungen in elektrische Spannungen erforderlich.

Es ist zu bemerken, daß die Dehnungsmeßstreifen nur dann eine Signalanzeige der Bewegungen in X- und. Y-Richtung erzeugen, wenn

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eier Schreibstift einwandfrei ausgerichtet ist, so daß eine Bewegung' des S_chreibstiftes r;egen die Schreibperson hin "bzw. von dieser fort nur die Y-Me-3streifen, eine: Bewegung nach links oder rechts hin^e^en nur die X-Meßstreifen erregt. Eine Anordnur-, die dies eraο-licht, ist in Fig. 1 der US-PS 3 1 45 367 •dargestellt, nach der der Schaft des Schreibstiftes, der mit der Hand zu fassen ist, zu dem Gehäuseteil des Schreibstiftes, der die Kugelschreiber-Farbpatrone hält, unter einem .solchen •■Link ei steht, daf. der letztere zur Schreibfläche allezeit "vertikal steht, und auch ermöglicht wird, daß das Gehäuse zur Schreibfläche den richtigen Drehwinkel· einnimmt, so daß als Folge der Schreibbewegungen korrekte Signale erzeugt werden.

Es ist darauf hinzuweisen, daß die hier beschriebene Anordnung· einer Membran mit Dehnungsmeßstreifen nicht nur als Signalgeben für die Bewegungsrichtung von Schreibzeug von Nutzen ist, sondern daC die beschriebene Anordnung vielmehr aligemein einen Meßgrö;? enunf orner zur Erzeugung von Signalen entsprechend der Alis lenkung eines Stabes darstellt, der in der M^tte einer Membran angebracht ist. Ein solcher Meßgrößenumformer kann, beispielsweise in einem Windkanal angewendet werden, in den ein Ende des Stabes in der Nähe einer in dem ¥indkanal zu prüfenden Fläche eingesetzt wird. Der Meßgrößenumformer kann dann die Kraft des //indes in der Nähe dieser Fläche sowie die Richtung, aus der er kommt, anzeigen. Auch kann durch Eintauchen des Endes des Stabes in ein anderes Medium als Luft die Wirkung des von dem Medium ausgeübten Druckes sowie die Strömungsrichtung des Mediums aus den Signalen der 'an der Membran befestigten Dehnungsmeßstreifen ermittelt werden.

Obwohl die Membran nach der Darstellung in der Zeichnung die Form eines vollständigen Kreises hat, ist erkennbar, daß dies nur ein Beispiel der möglichen Konstruktionen bildet. Ausführungsformen, bei denen Sektoren des Membrankreises fehlen oder bei denen anstatt einer kreisförmigen Membran nur ein Trägerkreuz verwendet wird, stellen äquivalente Konstruktionen dar, die vom Rahmen des Erfindungsgedanken'S nicht abweichen

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und daher unter den in den Ansprüchen benutzten Betriff einer "Membran" fallen.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

Vorrichtung zum Erzeugen von Signalen, dadurch gekennzeichnet, daC sie zur Urzeugung Von Signalen, die für die auf das eine Ende eines Stiftes oder Schaftes wirkende Kraft 'rad für die Richtung der Bewegung dieses Endes repräsentativ sind, folgende Teile aufweist: . "■■"·" a) eine flexible Membran; . ')) eine Einrichtung zum Lagern des Randes der flexiblen Meinbra-ii;

c) eine Einrichtung für die Befestigung des Schaftes bzw. Stiftes an der flexiblen Membran an einer von dem genannten einen Ende in einem Abstand liegenden Stelle zum Herbeiführen einer von der Kraft auf das genannte eine Ende des Schaftes bzw. Stiftes und von der Bewegung dieses Endes abhängigen Verformung innerhalb der Membran; el) mehrere an mindestens der einen Fläche der flexiblen Membran angebrachte Dehnungsrneßeihriclitungen rund um die Stelle der flexiblen Membran, an der der Schaft bzw. Stift befestigt ist, zur Erzeugung von Signalen, die für die Verformungen innerhalb der Membran repräsentativ sind; und
e) eine Gchaltungseinrichtung zum Kombinieren der Signale aus den JOehnungsmefieinrichtungen zur Erzeugung von Signalen, die für die .auf das eine Ende des Schaftes bzw. Stiftes einwirkenden Kräfte undfür die Bewegungsrichtung dieses einen Endes repräsentativ sind.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß acht Delinungsmeßeinrichtungen vorgesehen sind, von denen

a) zwei an der einen Fläche der flexiblen Membran an gegenüberliegenden Seiten der Befestigungsstelle des Schaftes bzw. Stiftes an der Membran aufeiner ersten, durch :- diese Befestigungsstelle.htndur'chgehenden Geraden,

b) zwei weitere an der gleichen Fläche der flexiblen. Mem-

ran an gegenüberliegenden Seiten der Befestigungsstelle

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des Schaftes bzxtf. Stiftes an der Membran auf einer Geraden durch diese Befestigungsstelle unter rechten

Winkel zur ersteren Geraden, und c) die restlichen vier an der anderen Fläche der flexiblen

Membran, den Orten der ersteren vier gegenüberliegend, angebracht sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß acht Dehnungsmeßeinrichtungen vorhanden sind, die alle an einer Fläche der Membran befestigt sind und von denen

a) vier symmetrisch beiderseits der Befestigungsstelle des Schaftes bzw. Stiftes entlang einer ersten Geraden durch diese Befestigungsstelle und

b) die restlichen vier symmetrisch beiderseits der Befestigungsstelle des Stiftes bzw. Schaftes entlang einer zweiten, zur ersteren Geraden rechtwinkelig liegenden Geraden durch diese Befestigungsstelle angeordnet sind.

h. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vier Dehnungsmeßeinrichtungen vorhanden sind, die alle an der einen Fläche der flexiblen Membran, symmetrisch um die Befestifjungsstelle des Schaftes bzw. Stiftes an der Membran, urn diese herum angeordnet sind,

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß vier Dehnuiigsmeßeinrichtungen vorhanden sind, von denen

a) zwei an der einen Fläche der flexiblen Membran und

b) die anderen zwei an der gegenüberliegenden Fläche der flexiblen Membran

angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5_t dadurch gekennzeichnet, daß a) die ersten zwei Dehnungsmeßeinrichtungen an gegenüberliegenden Seiten der Befestigungsstelle des Schaftes

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bzw. Stiftes an eier Membran entlang einer ersten Geraden durch die Beiestigungsstelle und

b) die übrigen zwei an gegenüberliegenden Seiten der Befestigun;;sstelle des Schaftes bzw. Stiftes entlang einer zweiten, zur ersten Geraden rechtwinkelig liegenden Geraden

angeordnet sind.

Vorrichtung nach AnsprLich 5» dadurch gekennzeichnet, daß

a) die ersten zwei DelinungsmeCeinrichtungen entlang zweier Gerader angeordnet sind, die einander an der Befestigungsstelle des Schaftes oder Stiftes unter rechtei.i Winkel schneiden und

b) die beiden anderen entlang zweier Gerader, die einander

an der Befestigungssteile des Schaftes bzw. Stiftes unter reeilten iliri!:el schneiden, angeordnet sind.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge-'■.e.mzeicliTiet, de.!\ die Schaltung folgende Teile aufweist:

a) eine Brückenschaltung einschließlich einer Einrichtimgzur.i Zusanir.ienfassen von Aus gangs signal en aus Delxnungsuel'einrichtungen, die entlang einer ersten Geraden durch die Befestigungsstelle an der Membran hindurch.— ■vehen, für die Erzeugung eines resultierenden Signals, das für die auf das eine Ende des Schaftes bzw. Stiftes entlang einer Achse einwirkenden Kraft repräsentativ ist; . - " " "

b) eine Einrichtung zuin Zusammenfassen von Aus gangs signal en aus Dehiiungsraeßeinrichtungen, die entlang einer zweiten Geraden liegen, die die erstere Gerade an der Befe— stigungssteile an der Membran unter rechtem Winkel schneidet, zur Erzeugung eines resultierenden Signals,

des Stiftes das für die auf das eine Ende * .. entlang einer

zweiten Achse einwirkende Kraft repräsentativ ist, und

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c) eine Einrichtung; zum Zusammenfassen oü.:itlichor Signale aus den Delinm-igsmeCeiinrichtun.c'en zur Erzeugungeines Axisgan^ssi-{^aa.la_f das rtir die auf das - eine Ende des Schaftes bzi\r. Stiftes eimrlriende Axialkraft repräsentativ ist.

9. Vorrichtung- zur lirzeucxmf; von Signalen, dadurch . d: emizeichnet, daß sie zur Erzeu_;junr■ von Signalen, die für die auf eiiiSchreibzeu^ einwirkende Kraft und für die Beize ""un^/s — richtung· repräsentativ sind, folgende Teile aufweist:.

a) einen Schaft bzw. Stift mit einer Schreiheiarichtunj am einen Ende desselben;

b) eine flexible Membran;

c) eine Einrichtung- zum Bef est:i _;':en des Schaftes bzw. des Stiftes an der" flexiblen Membran an einer von seinem einen Ende in einen Abstand befindlichen Stelle zur Erzeugung von V_erformun_r'_:*en innerhalb der Membran als Folge- des auf die Schreibeinrichtuu 7 wirkenden Aiidruc'rt: iind der Bewegung- der Sclireibeinrichtiuv;·:;

d) eine Einrichtung zum Lagern der Membran entlang ihres Randes in solcher '/eise, da Γ νο·! eiuei? Ende derselben die Sclireibeinrichtung vorspringt;

e) mehrere Deluiungsmeßeinrichtungen, die an !Tiiiid.estens einer Fläche der flexiblen Membran befestigt und rund um die Befesti^iin^sstelle des Schaftes bsi/. Stiftes " an der flexiblen Membran angeordnet sind, zur Erzeugung von Signalen, die für die 3panr.!ii:i.."_::sverfornⁱari:;-en. innerhalb der Membran repräsentativ siad; und

f) eine Schaltung zum Zusammenfassen der Si'xiale aus

den. I)ehnun~sHie.0einriciitun.7;en aitr Erzeu-.im^ vo:'. Gi^r7ia1 on, die für die auf die Schreibeinrichtuir; ausgeübte Kra. Vt und für deren Bewegungsrichtung· repräsentativ sind.

10. Vorrichtung· nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet, daC acht Dehnungsmeßeinrichtun^en vorhanden sind, denen a) zwei an der einen Fläche der flexiblen Meiabraneiririchbtiii;

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an "e -orJAb er liegenden Seiten der Befestigungsstelle des JcIiaTtes bzw. Stiftes auf einer erstell Geradeax durch.

diese T3ef estigungsstelle; - . " .

b) zu'oi weitere an der gleichen Fläche der flexiblen Memra;i an gegenüberliegenden Seite der Befestigungsstelle des Schaftes bzw. Stiftes auf einer zur ersteren Geraden unter rechtem Winkel liegenden, durch die Befesti^-ingfistelle hindurchgehenden Geraden'und

c) die restlichen vier an der gegenüberliegenden Fläche· der fle::iblen Membran, den Orten der ersteren vier r:e_;':enüber liegend, ■

angeordnet sind.

11. Vorriciitu:.i.~ nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß acht Delm-ungs]:ie;'.'einrichtungen vorhanden sind, die alle an der gleichen: Fläche der Membran angebracht. sind .und von denen ...

a) vier symmetrisch beiderseits der Befestigungsstelle des Schaftes bzw. Stiftes entlang einer ersten Geraden durch diese B_efestigungsstelle und

b) die übrigen vier symmetrisch beiderseits: der BeFestigunrsstelle des Schaftes bzw. Stiftes entlang einer zweit en, zur ersteren Geraden rechtwinkeligen Geraden

angeordnet sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß vier üehmmTsmei?einrichtungen vorhanden sind, die an der einen Fläche der flexiblen Membran, symmetrisch um die Bef es ti.'Vungs s teile des Schaftes bzw. Stiftes an der Membran angeordnet sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, dafi vier Jehmm;;srne£einrichtungen vorhanden sind, von denen

a) zv/ei an der einen Fläche der flexiblen Membran und

b) die zwei anderen an der gegenüberliegenden Fläche der flexiblen Membran " . -...■■'

angeordnet sind. °AD ORiQjfq^j_

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Vorrichtung- nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung folgende Te.ile aufweist:

a) eine Brüclcensehaltung mit Einrichtungen zum Zusanmenfassen von Ausgangs signal en von Dehnungsrneß einrichtungen, die entlang· einer ersten Geraden durch die Bef estiguiigsstelle an der Membran liegen, zur Erzeugung eines resultierenden Signals, das für die Bewegungsrichtung des einen Endes des Schaftes bzw. Stiftes entlang einer ersten Achse repräsentativ ist;

b) eine Einrichtung zum Zusammenfassen von AusgangsSignalen aus den Delxnungsraeßeinrichtungen, die entlang einer zweiten Geraden durch die Befestigungsstelle unter rechtem Itfinkel zur ersteren Geraden liegen, zur Erzeugung eines resultierenden Signals, das für ' die Bewegungsrichtung des Endes des Schaftes bzw. Stiftes entlang einer zweiten Achse repräsentativ ist; und

c) eine Einrichtung zum Zusammenfassen sämtlicher Signale aus den Dehnungsmeßeinrichtungen zur Erzeugung eines Aus gangs signals, das für die Axialbewegung: des einen Endes des Schaftes bzw. Stiftes repräsentativ ist.

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