CH642003A5 - Device for positioning a printer daisywheel and operational method for this purpose - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Positionierung eines Druckertypenrades, das ein Typenrad mit Nabe besitzt, von welcher aus sich eine Mehrzahl von Speichen 20 radial nach aussen erstreckt, die an ihren äusseren Enden Typen in einer im wesentlichen kreisförmigen Anordnung tragen, mit einer Rückkopplungseinrichtung zur Positionswahrnehmung des Typenrades und mit einem Rotationsschrittmotor zum drehenden Antrieb des Typenrades ent-25 sprechend seiner wahrgenommenen Position. Derartige Typenräder finden in Reihenaufschlagdruckern Verwendung. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betrieb einer speziellen solchen Vorrichtung.

Die Druckelemente von Reihenaufschladruckern besitzen 30 eine Anzahl von Typen, die aufeinanderfolgend an die Druckstelle eines Schriftträgers geführt werden. Das Druckelement wird unter Krafteinwirkung gebogen, so dass die Type in Kontakt mit einem Farbträger gebracht wird, welcher wiederum in Kontakt mit dem Schriftträger gebracht wird, wo-35 bei dieser Vorgang durch einen elektromagnetisch betätigten Hammer erfolgt.

Bei einem speziellen üblichen Druckelement handelt es sich um ein Typenrad, bei welchem die Typen an den Enden einer Mehrzahl sich radial nach aussen erstreckender Spei-40 chen gehalten sind.

Das Typenrad besitzt ausserdem eingelassene Rotorelemente, die im Bereich der Nabe angeordnet sind, wadurch eine bewegbare magnetische Struktur oder der Rotor des Rotationsschrittmotors gebildet wird.

45 Wenn Reihenaufschlagdrucker in einer automatischen Weise mit einer hohen Geschwindigkeit arbeiten, ist es besonders wichtig, die Position des Typenrades kontinuierlich zu überwachen und für eine entsprechende Rückkopplung zu sorgen, um sicherzustellen, dass das Typenrad genau in der 50 richtigen Position anhält, nachdem es sich dieser Position mit einer hohen Geschwindigkeit genähert hat. Bislang wurde diese Rückkopplung mittels Einrichtungen erzielt, die der Antriebswelle des Typenrades, jedoch nicht dem Typenrad selbst zugeordnet waren. Dementsprechend besteht die Mög-55 lichkeit eines Rückkopplungsfehlers im Hinblick auf die genaue Position des Typenrades, wenn eine fehlerhafte Ausrichtung zwischen dem Typenrad und der Rückkopplungseinrichtung durch die Komplexität des Systems vorliegt. Bei dem hier in Betracht gezogenen Typenrad entfällt die An-60 triebswelle und damit auch die Rückkopplungsmöglichkeit über diese Welle.

Die amerikanische Patentschrift 3 651 916 beschreibt ein Typenrad zusammen mit einem optischen Sensor, der optisch mit den Speichen der Typenradanordnung kommuniziert, 65 indem eine Lichtquelle und ein Detektor auf sich gegenüber liegenden Seiten des Rades angeordnet sind. Das Typenrad dreht sich kontinuierlich (d. h. es hält nicht an), und das durch den Sensor erzeugte Signal steuert den Führungs-

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schütten und den Hammer des Drackers und nicht die Position des Druckelementes. Dementsprechend wird dort der Antrieb des Druckelementes nicht entsprechend der unmittelbaren Abtastung der Speichen gesteuert.

In Kenntnis dieses Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art derart auszubilden, dass eine grössere Genauigkeit bei der Positionierung des Typenrades erzielt wird. Dabei soll ein exakteres Rückkopplungssignal erzeugt werden, welches die Position des Typenrades steuert. Dabei soll sich die Positionsbestimmung wie die Positionssteuerung in einer einfachen und funktionssicheren Weise erzielen lassen.

Die erfindungsgemässe Ausbildung der Vorrichtung ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches: 1.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Abtasteinrichtung einen optischen Sensor mit einer Licht-abstrahlung auf einer Seite des Typenrades in Richtung auf die Speichen und einer Lichtdetektoranordnung auf der gegenüber liegenden Seite des Typenrades zur Aufnahme des Lichtes. Als Lichtabstrahlung kann eine erste Anzahl von Lichtquellen vorgesehen sein, die einen gleichen Abstand voneinander besitzen sowie eine erste Anzahl von Lichtdetektoren, die diesen Lichtquellen gegenüberliegen und im wesentlichen den gleichen Abstand voneinander besitzen. Zusätzlich kann eine zweite Anzahl von in gleichem Abstand voneinander angeordneten Lichtquellen und eine zweite Anzahl von in gleichem Abstand voneinander angeordneten Lichtdetektoren vorgesehen sein, wobei der Abstand zwischen der ersten Anzahl und der zweiten Anzahl sich von dem Abstand zwischen den Lichtquellen und den Lichtdetektoren der ersten und zweiten Anzahl unterscheidet.

Bevorzugt ist auch eine Einrichtung zur räumlichen Einstellung der Lichtquellen und der Lichtdetektoren in einer gekrümmten Bahn im wesentlichen konzentrisch zum Typenrad vorgesehen.

Die Anordnung zum rotatorischen Antrieb des Typenrades umfasst vorzugsweise einen Rotationsschrittmotor, wobei das Typenrad den Rotor darstellt, dessen Nabe bogenförmig angeordnete Rotorelemente trägt. Ausserdem ist eine Einrichtung zur linear-translatorischen Bewegung des Rotationsschrittmotors mit dem Typenrad relativ zum Schriftträger vorgesehen. Ein Hammer schlägt die Typen des Druckelementes gegen den Schriftträger.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Dabei zeigt im einzelnen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf die erfindungsgemässe Vorrichtung,

F'g. 2 eine auseinandergezogene Darstellung der Sensorvorrichtung,

Fig. 3 die Seitenansicht der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung von der Anschlagwalze aus gesehen,

Fig. 4 einen Teilschnitt durch den in Fig. 2 dargestellten Sensor in grösserem Massstab,

Fig. 5 einen Teilschnitt durch die Vorrichtung und einen Teil des in Fig. 2 dargestellten Sensors in grösserem Massstab,

Fig. 6 einen Teilschnitt einer Einsteileinrichtung für den Sensor gemäss Fig. 2,

Fig. 7 einen Schnitt durch die in Fig. 6 dargestellte Einrichtung entlang der Schnittlinie 7-7 und

Fig. 8 das Blockschaltbild einer Rückkopplungsschleife.

Der Teil des in Fig. 1 dargestellten Druckers oder der Schreibmaschine trägt ein Typenrad 10, das von einem Träger 12 gehalten ist, der sich in einer Richtung parallel zur

Achse der nicht dargestellten Anschlagwalze zu bewegen vermag, um das Typenrad 10 in die verschiedenen Positionen entlang des Schriftträgers zu bringen. Während der Träger 12 fortbewegt wird, wird das Typenrad 10 durch einen 5 Rotationsschrittmotor 14 gedreht, der auf dem Träger 12 montiert ist.

Der Motor 14 besitzt einen Rotor, der einstückig mit dem Drackelement oder dem Typenrad 10 ausgebildet ist, sowie einen Stator mit einem ersten erregbaren Teil 16 und einem io zweiten nicht erregbaren Teil 18. Der erregbare Teil 16 trägt Wicklungen 20, die den verschiedenen Polstellen oder Phasen des Schrittmotors 14 zugeordnet sind.

Wie die Fig. 1 zeigt, ist der Träger 12 für das Typenrad 10 an eiüem (nicht dargestellten) passiven Schlitten eines 15 Hochleistungslinearschrittmotors befestigt und wird von diesem angetrieben, der einen Stator mit einem aktiven Teil 22 und einem passiven Teil 24 besitzt und damit einen Stator/Statorluftspalt 26 bildet. Der aktive Teil 22 des Stators wird.durch Wicklungen 28 erregt, die sich an jeder Pol-20 stelle 30 befinden, über die gesamte Länge des Stators 26.

Der Träger 12 wird auf dem Stator des Linearschrittmotors über Walzenlager 32 und andere Lagerungen gehalten. Eine Klammer 34, die einer solchen Lagerung zugeordnet ist, zeigt die Fig. 1.

25 Die Fig. 3 zeigt das im Zusammenhang mit Fig. 1 erwähnte Druckelement oder Typenrad 10, das eine Nabe 36 besitzt, von welcher aus sich eine Mehrzahl von flexiblen Speichen 38 radial nach aussen erstreckt, die an ihren radial äusseren Enden Typen tragen, welche an Typenschuhen 40 30 befestigt sind. Rotorelemente 42 sind in die Nabe 36 eingesetzt und bilden damit einen integralen Bestandteil des Typenrades 10. Die Typenschuhe 40 werden von einem (nicht dargestellten) Hammer angeschlagen, so dass die Speichen elastisch gebogen werden und die Typen in Kontakt mit 35 einem Farbband bringen, welches wiederum auf den von der Anschlagwalze getragenen Schriftträger aufschlägt.

Gemäss der Erfindung wird die Position des Typenrades 10 abgetastet und dadurch bestimmt, dass die Speichen 38 und die Zwischenräume direkt und optisch abgetastet wer-40 den. Im einzelnen ist ein optischer Sensor 44 vorgesehen, der in den Fig. 1 und 4 gezeigt ist, um die Lichtveränderungen aufzunehmen, während die verhältnismässig lichtundurchlässigen Speichen 38 und die dazwischen liegenden durchscheinenden Zwischenräume oder Öffnungen sich vor-45 beidrehen.

Wie sich aus Fig. 4 ergibt, umfasst der Sensor 44 eine Klammer 46, durch welche die Speichen 38 und die Typenschuhe 40 des Typenrades 10 hindurchgeführt werden, während sich das Typenrad 10 dreht. Eine Seite 48 der Klam-50 mer 46 trägt eine lichtemittierende Einrichtung 50, und die andere Seite 52 der Klammer 46 trägt einen Lichtdetektor 54. Wie aus den Fig. 2 und 5 deutlich wird, umfasst die lichtemittierende Anordnung zur Erhöhung der Verlässlich-keit eine erste Anzahl von Lichtquellen 56, wie beispiels-55 weise lichtemittierende Dioden und eine erste Anzahl von Lichtdetektoren wie beispielsweise Fotodioden, von denen nur eine teilweise gezeigt ist. Die gleichen Abstände zwischen der ersten Anzahl von Lichtquellen und der ersten Anzahl von Lichtdetektoren entsprechen im wesentlichen der glei-60 chen Abständen zwischen den Speichenpaaren 38, d.h. zwischen jedem zweiten Speichenpaar 38. Wie sich ebenfalls aus den Fig. 2 und 5 ergibt, umfasst die lichtemittierende Einrichtung auch eine zweite Anzahl von Lichtquellen 58 sowie eine zweite Anzahl von nicht dargestellten Lichtdetek-65 toren. Der Abstand zwischen der ersten Anzahl 56 und der zweiten Anzahl 58 weicht von dem Abstand zwischen den Lichquellen und -detektoren innerhalb der ersten Anzahl 56 und der zweiten Anzahl 58 ab, um somit Signale zu erzeugen,

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die eine Information hinsichtlich der Drehrichtung des Typen-rades 10 geben. Der Sensor 44 umfasst eine weitere Lichtquelle 61 und einen Detektor 62, um die Kodieröffnungen 59 abzutasten, die das Typenrads 10 zusätzlich aufweist.

Indem man die Position des Typenrades 10 direkt über die Speichen 38 und die Zwischenöffnungen abtastet, kann die genaue Position der auf den Typenschuhen 40 befestigten Typen bestimmt werden. Darüberhinaus ist die Abtasteinrichtung für die Position der Typen in starkem Masse vereinfacht

Gemäss einem weiteren wesentlichen Merkmal der Erfindung ist der Sensor 44 justierbar befestigt, so dass die lichtemittierende Einrichtung 50 (d.h. die Lichtquellen 56 und 58) und die Lichtdetektoren (d.h. die beiden Lichtdetektorgruppen) in einer gekrümmten Bahn im wesentlichen konzentrisch zu dem Typenrad bewegt werden können. Diesbezüglich ist die in den Fig. 2 und 4 bis 6 dargestellte Klammer 44 an einer Halterung 60 befestigt, welche wiederum verschiebbar von einem Stützelement 62 mit einer Schiene 64 gehalten ist. Die in Fig. 6 gezeigte Halterung 60 besitzt einen Schlitz 66, der durch die Teile 68 und 70 geformt wird und die Schiene 64 und eine Feder 72 aufzunehmen vermag, die in den Fig. 2 und 6 gezeigt ist. Die Feder 72 drückt die Schiene nach aussen gegen die Seitenfläche des Teiles 70, welche eine gekrümmte Form besitzt entsprechend der Formgebung der Schiene 64, wodurch ein Stellweg auf einer gekrümmten Bahn gebildet wird.

Eine Justierung wird über eine Schraube 74 ermöglicht, die in den Fig. 2 und 7 dargestellt ist und mit einem Gewinde in eine Mutter 76 eingreift, die an der Halterung 60 befestigt ist Indem man die Kopfposition der Schraube 74 wie in den Fig. 2 und 7 dargestellt, mit Hilfe eines Stiftes 78 fixiert, wird die Mutter 76 angehoben oder abgesenkt, entsprechend der Drehung der Schraube 74, wodurch die Halterung 60 angehoben oder abgesenkt wird, entsprechend der gekrümmten Bahn wie auch die Klammer 44. Eine weitere Schraube 80 und eine zugeordnete Mutter 82 werden zur Arretierung der Klammer 44 eingesetzt. Diebezüglich ist ein Schlitz 84 in der Halterung 60 vorgesehen, wie dies die Fig. 2 und 6 zeigen. Wenn die Schraube 80 und die s Mutter 82 gelöst sind, kann die Halterung 60 relativ zur Schraube 80 und der Mutter 82 gleiten, so dass eine Justierung der Klammer 44 möglich ist.

In Fig. 8 ist ein Blockschaltbild des Rückkopplungssensorsystems dargestellt, das den Ausgang des Sensors 44 io verarbeitet. Wie gezeigt nimmt eine Positionsbestimmungsschaltung 90 den Ausgang des Sensors 44 auf, um ein Signal zu erzeugen, das die Position des Typenrades repräsentiert. Der Ausgang der Positionsbestimmungsschaltung 90 wird dann der Motorantriebsschaltung 92 zugeführt. Der Motor-15 antrieb erfolgt über die Erregung der in Fig. 1 gezeigten Wicklungen 20 des Stators 94, der magnetisch an den Rotor 96 gekoppelt ist, der wiederum einen integralen Bestandteil des Typenrades 10 bildet, wodurch die Halteposition des Typenrades 10 gesteuert wird. Natürlich sind die einstückig 20 mit dem Rotor 96 ausgebildeten Speichen des Typenrades direkt und optisch an d'en Sensor 44 gekoppelt, wie dies voranstehend beschrieben worden ist.

Gemäss einem weiteren wesentlichen Merkmal der Erfindung trägt der in Fig. 3 dargestellte Griff oder die Lasche 25 100, die sich radial von der Nabe 36 nach aussen erstreckt, eine Anzahl von Aussparungen 102, deren Zwischenabstand jeweils im wesentlichen der Breite der Speichen 38 in Um-fangsrichtung identisch ist. Hierdurch wird die Rückkopplungssteuerung des Typenrades 10 auch dann ermöglicht, 30 wenn sich die Lasche 100 im Bereich des Sensors 44 befindet. Mit anderen Worten vermag der Motor auch dann eine Mehrzahl von Haltepositionen einzunehmen, wenn die Lasche sich in dem Bereich der Druckstelle befindet. Natürlich kann die Lasche auch durch Speichen 38 ersetzt werden, um 35 den Bereich der Lasche 100 auszufüllen, um somit dieRück-kopplung nicht zu beeinträchtigen.

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2 Blätter Zeichnungen

Claims (11)

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1. Vorrichtung zur Positionierung eines Druckertypenrades mit einem Typenrad (10), das eine Nabe (36) besitzt, von welcher aus sich eine Mehrzahl von Speichen (38) radial nach aussen erstreckt, die an ihren äusseren Enden Typen (40) in einer im wesentlichen kreisförmigen Anordnung tragen, mit einer Rückkopplungseinrichtung zur Positionswahrnehmung des Typenrades (10) und mit einem Rotationsschrittmotor (14) zum drehenden Antrieb des Typenrades (10) entsprechend seiner wahrgenommenen Position, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückkopplungseinrichtung einen Sensor (44) zur immittelbaren Positionswahrnehmung der Speichen (38) und zum Veranlassen des Rotationsschrittmotors das Typenrad (10) an einer Druckposition anzuhalten, umfasst, welche Druckposition durch die unmittelbare Positionswahrnehmimg der Speichen (38) bestimmt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (44) zur unmittelbaren Positionswahrnehmung ein optischer Sensor ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekeimzeichnet, dass der Sensor (44) einen Lichtsender (56, 58) umfasst, der auf einer Seite des Typenrades (10) angeordnet ist und Licht zwischen die Speichen und auf die Speichen (38) wirft, und dass auf der gegenüberliegenden Seite des Typenrades (10) ein Lichtdetektor (54) zum Wahrnehmen des Lichtes vorhanden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtsender eine erste Gruppe (56) einzelner Lichtquellen umfasst, deren Abstand voneinander im wesentlichen gleich dem Abstand der Speichen (38) voneinander ist, und dass der Lichtdetektor (54) eine erste Gruppe von einzelnen Lichtdetektoren umfasst, deren Abstand vonein-andere im wesentlichen gleich ist dem Abstand der einzelnen Lichtquellen voneinander.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtsender eine zweite Gruppe (58) von einzelnen Lichtquellen und zweite Gruppe von einzelnen Lichtdetektoren umfasst, dass die Abstände zwischen den einzelnen Lichtquellen und zwischen den einzelnen Lichtdetektoren der zweiten Gruppe gleich sind den Abständen zwischen den einzelnen Lichtquellen und zwischen den einzelnen Lichtdetektoren der ersten Gruppe, und dass der Abstand zwischen der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe von diesen vorerwähnten Abständen unterschiedlich ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung (60) zur räumlichen Einstellung der Lichtsender (56, 58) und der Lichtdetektoren in einer gekrümmten Bahn im wesentlichen konzentrisch zum Typenrad (10) vorhanden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Typenrad (10) den Rotor des Rotationsschrittmotors (14) darstellt, dessen Nabe (36) bogenförmig angeordnete Rotorelemente (42) trägt.

8. Vorrichtung nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung (24, 26, 28, 30) zur linearen Bewegung des Rotationsschrittmotors (14) mit dem Typenrad (10) gegenüber einem Schriftträger vorhanden ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Typenrad (10) eine Lasche (100) aufweist, die sich von der Nabe (36) aus zwischen einem Speichenpaar (38) radial nach aussen erstreckt und mehrere Aussparungen (102) besitzt, deren Abstand voneinander im wesentlichen den Abständen zwischen den Speichern (38) entspricht.

10. Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung nach Ansprach 1, deren Sensor (44) einen Lichtsender (56, 58) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass Licht des Lichtsenders (56, 58) auf die Speichen (38) des sich drehenden Typenrades (10) gerichtet wird, dass durch den Sensor (44) die

Veränderung des Lichtes während der sich vorbeibewegenden Speichen (38) zur Bestimmung der Position des Typenrades wahr genommen wird, so dass das Typenrad1 (10) entsprechend der bestimmten Position anhält. 5

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Typenrad (10) eine sich zwischen einem Speichenpaar radial nach aussen erstreckende Lasche (100) aufweist, die mehrere Aussparungen (102) besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Licht durch diese Aussparungen (102) gerichtet io wird und die Veränderung des Lichtes wahrgenommen wird, während sich die Lasche mit ihren Aussparungen vorbeibewegt, zur genannten Bestimmung der Position des Typenrades (10).