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Vorrichtung zur Betätigung der Nadeln eines Nadeldruckwerks Die Erfindung
betrifft eine Vorrichtung zur Betätigung der Nadeln eines Nadeldruckwerks, bei dem
jede Nadel mechanisch mit einem in Nadelrichtung hinter der zugehörigen Nadel angeordneten
Betätigungsorgan verbunden ist, die Bewegungsrichtungen von Nadel und Betätigungsorgan
etwa übereinstimmen und die mechanische Verbindung zwischen Betätigungsorgan und
Nadel eine im wesentlichen in Nadelrichtung verlaufende Verlängerung eines beweglichen
Teils des Betätigungsorgans, die mit der Nadel gekuppelt ist, umfaßt. Die Erfindung
richtet sich insbesondere auf die Verbindung zwischen der Verlängerung des Betätigungsorgans
und der Nadel.
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Die Art und Weise der Kraft- und Bewegungsübertragung von dem Betätigungsorgan
auf die zugehörige Nadel ist von wesentlichem Einfluß auf die Betriebseigenschaften
und die erreichbare Schreibgeschwindigkeit eines Nadeldruckwerks. Letztere sind
wiederum von maßgeblicher Bedeutung für die Leistungsfähigkeit von elektronischen
Datenverarbeitungsanlagen, Recheneinrichtungen u. dgl., die mit solchen Nadeldruckwerken
ausgestattet sind, da gewöhnlich der Fluß der ankommenden Informationen rascher
ist, als diese in Form alphanumerischer Zeichen gedruckt werden können.
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Bei Nadeldruckwerken der angegebenen Art sind verschiedene Formen
der Verbindung zwischen Betätigungsorgan und zugehöriger Nadel bekanntgeworden.
Häufig erfolgt die Verbindung, insbesondere wenn eine gewisse Umlenkung bei der
Kraft-und Bewegungsübertragung erforderlich ist, über Gestänge, Hebel, Bowdenzüge
od. dgl. Bei derartigen Einrichtungen müssen verhältnismäßig große Massen bewegt
werden, und es können beträchtliche Reibungskräfte auftreten. Beides ist für die
Betriebseigenschaften und insbesondere die Schreibgeschwindigkeit des Nadeldruckwerks
nachteilig..
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Es ist weiterhin bekannt, beispielsweise bei einem Nadeldruckwerk
mit hin- und herschwingendem Druckkopf und fächerförmiger Anordnung von Magneten
als Betätigungsorgane, die Nadeln einstückig auszubilden, so daß sie von dem beweglichen
Teil des Betätigungsorgans bis zum Druckkopf führen. Die Nadeln müssen dann wegen
des Raumbedarfs der Betätigungsorgane verhältnismäßig lang sein und mehrere über
ihre Länge verteilte enge Führungen aufweisen. Bei dem Bewegungsvorgang, insbesondere
in der Anfangsphase der Bewegung, tritt eine Hemmung der Nadelbewegung durch Reibung
ein. Auch ist die Justierung bei langen einstückigen Nadeln schwieriger.
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Ferner ist eine Verbindung von Betätigungsorgan und Nadel bekanntgeworden,
bei der das obere Ende einer mit einem beweglichen Teil des Betätigungsorgans verbundenen
Stange in einer Kupplungshülse geführt ist, in der weiterhin unter Zwischenschaltung
einer Feder das untere kolbenförmig ausgebildete Ende einer Verbindungsstange gleitet.
Das obere Ende der Verbindungsstange erstreckt sich in eine weitere Hülse und ist
dort gleitend geführt. Der Druckdraht, d. h. die Nadel ist mit ihrem rückwärtigen
Ende an der Verbindungsstange angebracht und gleitet ebenfalls in einer Führungshülse.
Eine derartige Verbindungseinrichtung ist verhältnismäßig umständlich, benötigt
zahlreiche Teile mit entsprechender Vermehrung der Fehlerquellen, und auch hier
treten bei dem Bewegungsvorgang beträchtliche Reibungskräfte auf. , überraschenderweise
wurde gefunden., daß auch bei wesentlich einfacherer Verbindung von Betätigungsorgan
und Nadel eine einwandfreie und besonders rasche Nadelbewegung mit entsprechender
Verbesserung der Druckgeschwindigkeit .erreicht werden kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung der
eingangs angegebenen Art eine Verbindung von Betätigungsörgan und Nadel zu schaffen,
die eine geringere Trägheit der Nadelbewegung als bei vergleichbaren bekannten Verbindungseinrichtungen
und damit eine schnelle Nadelbewegung auch in der Anfangsphase ergibt, und dabei
gleichzeitig geringe bewegte Massen aufweist, keine Umlenkung bei der Kraft- und
Bewegungsübertragung erfordert, einfach ausgebildet ist und leicht und billig hergestellt
werden kann.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Vorrichtung der eingangs angegebenen
Art, d. h. einer Vorrichtung zur Betätigung der Nadeln eines Nadeldruckwerks, bei
dem jede Nadel mechanisch mit einem etwa in Nadelrichtung hinter der zugehörigen
Nadel
angeordneten Betätigungsorgan verbunden ist, die Bewegungsrichtungen von Nadel und
Betätigungsorgan etwa übereinstimmen und die mechanische Verbindung zwischen Betätigungsorgan
und Nadel eine im wesentlichen in Nadelrichtung verlaufende Verlängerung eines beweglichen
Teils des Betätigungsorgans, die mit der Nadel gekuppelt ist, umfaßt, erfindungsgemäß
vorgesehen, daß die Verlängerung des beweglichen Teils des Betätigungsorgans in
Form eines Stiftes mit einem hakenförmigen Ende ausgebildet ist, die Nadel einen
aufgesteckten Kopf mit einem Öhr, dessen freier Durchmesser größer als der Durchmesser
des hakenförmigen Endes ist, aufweist und das hakenförmige Ende in dieses Öhr eingreift.
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Vorzugsweise besteht der Kopf aus einer aufgesteckten Kunststoffkappe.
Hierdurch werden besonders günstige Betriebseigenschaften erzielt.
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Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung kann bei Erregung des Betätigungsorgans
dessen beweglicher Teil mit der daran befindlichen Verlängerung eine Bewegung ohne
jede Belastung durch die Nadel ausführen und eine beträchtliche Anfangsgeschwindigkeit
erreichen, bevor der Haken an das untere Ende des Öhrs anschlägt und die Nadel abwärts
bewegt. Dasselbe gilt bei der Rückbewegung. In dieser Weise erfolgt die Anfangsphase
der Bewegung ohne jede Hemmung durch irgendeine Reibung der Nadel in ihrer Führung,
was die Gesamtgeschwindigkeit der Nadelbetätigung und damit die Schreibgeschwindigkeit
des Druckwerks erhöht.
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Durch die Erfindung wird die zugrunde liegende Aufgabe in vollem Umfang
gelöst, was eine Vereinigung einer Mehrzahl von vorteilhaften Eigenschaften bei
überraschend einfacher Ausbildung der Verbindung von Betätigungsorgan und Nadeln
bedeutet.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann in Verbindung mit irgendwelchen
herkömmlichen Betätigungsorganen Anwendung finden, z. B. Elektromagneten oder pneumatischen
Zylindern, bei denen der Anker des Magneten bzw. der Kolben des pneumatischen Zylinders
den mit der Nadel gekuppelten beweglichen Teil darstellt und dieser so angeordnet
ist, daß er bei Erregung des Magneten bzw. Zuführung eines Gases in den Zylinder
eine begrenzte Bewegung in Nadelrichtung ausführt. Genauso kann die Vorrichtung
gemäß der Erfindung bei Nadeldruckwerken mit beliebigen Nadelmatrizen benutzt werden,
z. B. bei der gebräuchlichen 35er Matrix, wobei die Nadeln im Zentrum und die zugehörigen
Betätigungsorgane über der Nadelmatrix in ein oder mehreren Ebenen angeordnet sind.
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Die Nadeln, die Halterung der Nadelmatrix und die Betätigungsorgane
können in an sich bekannter Weise ohne Schwierigkeiten in einem einzigen Block oder
Gehäuse angeordnet werden, wobei die erfindungsgemäße Verbindung von Betätigungsorganen
und Nadeln, insbesondere bei Anordnung der Betätigungsorgane in zusammengefaßten
Gruppen in mehreren Lagen übereinander, eine besonders kompakte Ausbildung ungewöhnlich
geringen Raumbedarfs bei trotzdem leichter Zugänglichkeit der Nadeln und der Verbindungseinrichtungen
ermöglicht.
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Die erfindungsgemäß vorgesehene Verbindung von Betätigungsorgan und
Nadel führt zu einer geringstmöglichen Reibung bei der Kraftübertragung vom Betätigungsorgan
bis zur Nadelspitze und damit zu einem maximalen mechanischen Wirkungsgrad. Infolge
der einfachen Ausbildung sind Störungsquellen mechanischer Art weitgehend oder vollständig
ausgeschaltet. Die Vorrichtung arbeitet, insbesondere bei Verwendung einer aufgesteckten
Kunststoffkappe, sehr leise.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand einer bevorzugten Ausführungsform
in Verbindung mit der schematischen Zeichnung, in der als Beispiel für das Betätigungsorgan
ein pneumatischer Zylinder dargestellt ist, weiter veranschaulicht. Das Betätigungsorgan
ist dabei im Verhältnis zu der Nadel und der Nadelmatrix in vergrößertem Maßstab
wiedergegeben.
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Die Vorrichtung umfaßt als hauptsächliche Bauteile ein Betätigungsorgan
1, eine Nadel 2 und eine Verlängerung 3 des beweglichen Teils des Betätigungsorgans
zur übertragung der Bewegung von dem Betätigungsorgan auf die Nadel. Sämtliche Betätigungsorgane
1 sind etwa in Nadelrichtung hinter der zugehörigen Nadel 2 angeordnet, und die
Bewegungsrichtungen von Nadel und dem beweglichen Teil des zugehörigen Betätigungsorgans
stimmen annähernd überein, so daß die Kraftübertragung von dem Betätigungsorgan
auf die Nadel etwa in Richtung der Nadel erfolgt.
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Bei der dargestellten Ausführungsform umfaßt das Betätigungsorgan
1 einen pneumatischen Zylinder 23 mit einem Mantel 24 und einem beweglichen Kolben
25. In den Zylinder führt eine Leitung 26 zur Zuführung eines Gases, wie Luft. Der
Kolben 25 kann vorteilhaft in Form eines am Boden geschlossenen Topfes ausgebildet
sein, in den die Leitung 26 hineinragt. Zwischen dem Boden des Kolbens 25 und dem
Boden des Mantels 24 ist eine Rückholfeder 27 angeordnet. Das Oberende des topfartigen
Kolbens 25 ist offen oder weist geeignete Öffnungen auf, dasselbe gilt für das Oberende
des Mantels 24. Am Boden des Kolbens 25 ist in Achsenrichtung der zugehörigen Nadel
2 ein Stift 28 angebracht, der die Verlängerung des beweglichen Teils des Betätigungsorgans
bildet und in die Nadel eingreift.
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Bei Zuführung eines Gasstoßes oder -impulses wird der Kolben 25 momentan
nach unten gedrückt, und er bewegt hierdurch die Nadel aus der Ruhestellung in die
Druckstellung. Bei Abströmen des eingeführten Gases durch die offenen Oberseiten
des Kolbens 25 und des Mantels 24 wird der Kolben durch die Wirkung der Rückholfeder
27 in seine Ruhestellung zurückgeführt und zieht dabei auch die Nadel 2 in ihre
Ruhestellung.
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Die Kupplung zwischen, dem Stift 28 und der Nadel 2 besteht aus einem
hakenförmigen Ende 29 des Stifts 28, das in einen auf die Nadel aufgesteckten Kopf
30 eingreift. Dieser Kopf 30 weist ein Öhr 31 auf, dessen freier Durchmesser größer
als der Durchmesser des eingreifenden Hakens 29 ist.
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Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß bei der beschriebenen Verbindung
zwischen Betätigungsorgan und Nadel bei einer Erregung des Betätigungsorgans dessen
beweglicher Teil mit dem daran befindlichen Stift 28 und dem Haken 29 bereits eine
gewisse Bewegung ausführen und eine gewisse Anfangsgeschwindigkeit erreichen kann,
bevor der Haken 29 an das untere Ende des Öhrs 31 anschlägt und die Nadel abwärts
bewegt. Dasselbe gilt für den Rückzug der Nadel. In dieser Weise erfolgt also die
Anfangsphase der Bewegung ohne jede Hemmung durch irgendeine Reibung der Nadel in
ihrer Führung, was die Gesamtgeschwindigkeit
der Nadelbetätigung
und damit die Schreibgeschwindigkeit des Druckwerks erhöht.
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Vorzugsweise besteht der verstärkte Kopf 30 aus einer aufgesteckten
Kappe aus Kunststoff, da hierdurch wegen der selbstschmierenden und nähfesten Eigenschaften
derartiger Kunststoffe selbst bei den erzielbaren sehr hohen Schreibgeschwindigkeiten
ein Ausschlagen des Öhrs oder des Hakens vermieden wird.
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Wie bereits erwähnt, stellt der vorstehend erläuterte pneumatische
Zylinder nur ein Beispiel für das Betätigungsorgan dar. Genauso kann an Stelle eines
pneumatischen Zylinders - wie auf dem Fachgebiet bekannt - ein Elektromagnet als
Betätigungsorgan benutzt werden. Dabei kann beispielsweise der Anker aus einer Hülse
bestehen, die in der Erregerwicklung des Magneten so angeordnet ist, daß sie bei
Erregung des Magneten in Nadelrichtung in die Erregerwicklung gezogen wird. Oder
es kann der Anker aus einem Teller bestehen, der über der Erregerwicklung des Magneten
derart angeordnet ist, daß er bei Erregung des Magneten in Nadelrichtung zur Erregerwicklung
gezogen wird. Der Stift 28 ist dann mit dem beweglichen Teil des Elektromagneten
verbunden. Es ist klar, daß es hinsichtlich der beschriebenen Verbindung zwischen
der Verlängerung des beweglichen Teils des Betätigungsorgans, d. h. des Stiftes
28 mit dem hakenförmigen Ende 29, und der Nadel 2 mit dem aufgesteckten Kopf 30
und dem Öhr 31 auf die im Einzelfall gewählte besondere Ausbildung des Betätigungsorgans
1 nicht ankommt, solange die gekennzeichneten Merkmale der Verbindung zwischen
Verlängerung 3 und Nadel 2 erfüllt sind.
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Unabhängig von der im einzelnen gewählten Ausbildung des Betätigungsorgans
ist dessen beweglicher Teil so ausgebildet, angeordnet und geführt, daß der damit
verbundene Stift 28 bei Erregung des Betätigungsorgans eine begrenzte Bewegung
in der Nadelrichtung ausführt, deren Größe der gewünschten Verschiebung der Nadel
von der Ruhestellung in die Druckstellung entspricht. Die Begrenzung der Bewegung
kann in bekannter Weise erfolgen.
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Auch für die Rückführung des beweglichen Teils des Betätigungsorgans
und damit der Nadel in die Ruhestellung können andere bekannte äquivalente Mittel
Anwendung finden, z. B. Anordnung eines Gummipuffers an Stelle einer Feder od. dgl.