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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 durch eine mechanische Einrichtung mit einem zugehörigen Magneten verbunden
ist.
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In vielen Bereichen der Technik besteht die Aufgabe, alphanumerische
Zeichen, wie Buchstaben, Ziffern u. dgl., mit möglichst hoher Geschwindigkeit zu
drucken, beispielsweise bei Druckwerken für elektronische Datenverarbeitungsanlagen,
Recheneinrichtungen u. dgl. Die Geschwindigkeit des Zeichendrucks ist von maßgeblicher
Bedeutung für die Leistungsfähigkeit der Gesamtanlage, da gewöhnlich der Fluß der
ankommenden Informationen rascher ist, als diese in alphanumerische Zeichen umgewandelt
werden können.
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Für den Druck der alphanumerischen Zeichen können schreibmaschinenartige
Einrichtungen verwendet werden, etwa einfache Schreibmaschinen mit Typenhebeln oder
Schreibmaschinen mit Kugelkopf. Derartige Schreibvorrichtungen haben jedoch den
Nachteil, daß die Schreibgeschwindigkeit recht begrenzt ist, insbesondere durch
die mechanische Trägheit der Typen oder der Einstellorgane für den Kugelkopf. Die
praktisch erreichbare Grenze der Schreibgeschwindigkeit liegt derzeit bei etwa 15
Zeichen pro Sekunde. Bei anderen Ausführungsformen, die eine höhere Schreibgeschwindigkeit
zulassen, ist der Druck mit einer starken und störenden Geräuschentwicklung verbunden.
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Es ist bekannt, für den Schnelldruck alphanumerischer Zeichen sogenannte
Parallel- oder Zeilendrucker zu verwenden, die gleichzeitig in einem Arbeitsvorgang
mehrere alphanumerische Zeichen oder sogar eine ganze Zeile von alphanumerischen
Zeichen abdrucken. Derartige Druckwerke können wesentlich mehr Informationswerte
pro Zeiteinheit drucken, als eine Schreibmaschine, der Gewinn an Schnelligkeit wird
aber durch Anordnung komplizierter Hilfseinrichtungen erkauft. Diese Geräte erfordern
eine Serien-Parallel-Umformung von nacheinander ankommenden Informationen und den
Einsatz von verhältnismäßig komplizierten Puffern oder Speichern, weil ohne diese
die Serien-Parallel-Umformung nicht vollzogen werden kann. Der apparative Aufwand
und die Kosten derartiger Druckwerke sind daher hoch.
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Bei einer typischen Ausführungsform eines solchen Parallel- oder Zeilendruckers
(britische Patentschrift 912 547 ist ein Druckzylinder vorgesehen, der einen Teil
oder die ganze Länge einer Druckzeile überragt und aus einer Vielzahl miteinander
vereinigter Typenräder besteht. Dieser Typenzylinder rotiert mit einer konstanten
hohen Geschwindigkeit. Hinter dem Papier ist für jedes Typenrad ein Hammer angebracht,
der nach Einstellung des zugehörigen Typenrades in die gewünschte Druckposition,
d. h. Anordnung der zu druckenden Type vor dem Hammer, gegen das Papier geschleudert
wird und hierdurch das Papier mit dem davor befindlichen Farbband gegen die Drucktype
schlägt. Der Hammer fällt dann wieder in seine Ausgangsstellung zurück. Zum Vorschießen
des Hammers dient ein von einem Magnet betätigter Arm, der den Magneten in Richtung
auf eine rückwärtige stielartige Verlängerung des Hammers überragt und gegen das
Ende dieses Stiels schlägt.
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Bei einem solchen Drucker, bei dem alle zu druckenden Zeichen als
Type fertig vorgebildet sind und ein einziger Druckstößel und ein einziger Bewegungsvorgang
immer zum Abdruck des ganzen Zeichens auf einmal führen, liegen wesentlich andere
Voraussetzungen und technische Anforderungen vor, als bei einem Nadeldruckwerk.
Für einen einwandfreien Druck muß der Stößel oder Hammer eine verhältnismäßig große
Masse aufweisen, das gleiche gilt für den gegen den Hammer schlagenden Arm. Andererseits
liegen keine auch nur annähernd vergleichbaren Beschränkungen bezüglich des zur
Verfügung stehenden Platzes vor. Bekanntlich wird bei Nadeldruckwerken, d. h. Druckwerken
mit Nadelmatrix, jedes einzelne alphanumerische Zeichen aus einer Vielzahl von Einzelabdrucken
oder Punkten gebildet. Eine gebräuchliche Matrix besteht beispielsweise aus 35 Nadeln,
die in sieben Reihen von je fünf Nadeln angeordnet sind und die Darstellung praktisch
aller alphanumerischer Zeichen gestatten. Sämtliche Nadeln, z. B. 35 Stück, müssen
im Bereich der zu bedruckenden Unterlage in einem Gebiet enden, dessen Größe einer
einzigen Drucktype entspricht. Weiter entsprechen die 35 Einzelnadeln mit 35 zugehörigen
Bewegungserregern, z. B. Magneten, und 35 Bewegungsübertragungseinrichtungen einem
einzigen Druckstößel mit einem einzigen Magneten und einer
einzigen
Bewegungsübertragungseinrichtung des bekannten Typendruckers. Dies bedeutet, daß
die 35 Nadeln, Bewegungserreger und Bewegungsübertragungseinrichtungen auf engstem
Raum untergebracht werden müssen, wodurch sich ersichtlicherweise ganz andere räumliche
Verhältnisse ergeben. Andererseits sind die von einem Magneten oder anderen Bewegungserregern
zu bewegenden Massen bei einem Nadeldruckwerk wesentlich geringer. Weiter müssen
für den Abdruck eines alphanumerischen Zeichens zahlreiche Einzelnadeln mit den
zugehörigen übertragungseinrichtungen zugleich bewegt werden. Auch hinsichtlich
der Führung der Nadeln, der genauen Einhaltung der rasterförmigen Ausrichtung beim
Auftreffen auf den Druckaufnahmeträger, der Einstellung der Nadeln auf gleiche Höhe,
d. h. gleiche Entfernung der Spitzen von der zu bedruckenden Unterlage, des Rückzugs
der Nadeln usw. bestehen ganz andere Voraussetzungen und Forderungen als bei einem
Typendrucker. Eine handwerkliche Übertragung von Einzelmerkmalen von Druckvorrichtungen
der bekannten Art auf ein Nadeldruckwerk ist daher ausgeschlossen.
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Bei bekannten Nadeldruckwerken mit Anordnung der Nadeln in Form einer
Matrix werden die einzelnen Nadeln von der Codiereinrichtung, d. h. der Einrichtung,
welche die ankommenden Informationen empfängt und nach Maßgabe der gerade empfangenden
Information die für das zu druckende Zeichen erforderlichen Nadeln bestimmt, über
Gestänge, Hebel, Bowdenzüge od. dgl. betätigt. Solche Bewegungsübertragungseinrichtungen
haben eine verhältnismäßig große Masse. Die Erregung kann durch Magnete erfolgen,
wobei jeder Magnet mit der zugeordneten Nadel durch ein Gestänge, einen Bowdenzug
oder eine ähnliche Bewegungsumlenkeinrichtung verbunden ist. Derartige Nadeldruckwerke
gestatten zwar eine raschere Druckfolge von alphanumerischen Zeichen, als das bei
Schreibmaschinen der Fall ist, aber die Bewegungs- und Kraftübertragung über Gestänge,
Hebel, Bowdenzüge oder ähnliche Umlenkeinrichtungen ist umständlich, und es müssen
immer noch vergleichsweise große Massen bewegt werden, was für die Schreibgeschwindigkeit
nachteilig ist. Weiterhin sind diese Bewegungs- und Kraftübertragungseinrichtungen
verhältnismäßig störanfällig.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Betätigung
der Nadeln eines Nadeldruckwerks zu schaffen, die eine einfachere Kraft-und Bewegungsübertragung
von den Magneten auf die Nadeln als bei bisher bekannten Nadeldruckwerken ergibt,
keine Umlenkung erfordert, geräuscharm und störungsfrei arbeitet, geringe bewegte
Massen aufweist, eine hohe Schreibgeschwindigkeit ermöglicht und leicht und billig
hergestellt werden kann.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung- bei einem Nadeldruckwerk,
bei dem jede Nadel durch eine mechanische Einrichtung mit einem zugehörigen Magneten
verbunden ist, dadurch gelöst, daß die mechanische Einrichtung zur Bewegungsübertragung
von ,dem Magneten zu der Nadel aus einer Verlängerung des Magnetankers an sich bekannter
Art besteht, die ohne Bewegungsumlenkeinrichtungen direkt zu der Nadel führt, etwa
rechtwinklig an dieser angreift und mit ihrem freien Ende durch ein Öhr der Nadel
reicht.
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Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Verlängerung
des Magnetankers etwa in oder parallel zur Achse des Magnetankers verläuft und das
Öhr am Kopf der Nadel angeordnet ist. Hierdurch wird ein maximaler mechanischer
Wirkungsgrad erzielt.
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Vorzugsweise besteht die Verlängerung des Magnetankers aus einem verbiegbaren
Stift, der starr am Magnetanker befestigt ist.
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Zweckmäßig weist die Nadel einen verstärkten Kopf mit einem Öhr auf,
dessen freier Durchmesser größer als der Außendurchmesser der eingreifenden Verlängerung
des Magnetankers ist. Besonders ringe Reibung und einwandfreie Bewegung der Nadel
werden erreicht, wenn der verstärkte Kopf aus einer aufgesteckten Kappe aus Kunststoff
besteht und die Nadel selbst von einheitlichem Durchmesser ist.
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Zweckmäßig ist der die Verlängerung tragende Magnetanker in an sich
bekannter Weise liegend auf dem zugehörigen Magneten angeordnet, so daß sein rückwärtiges
Ende den Magneten überragt, wobei dieses rückwärtige Ende mit einer Feder verbunden
ist, die den Magnetanker und damit die Magnetankerverlängerung mit der von dieser
geführten Nadel im nicht erregten Zustand des Magneten um eine Drehachse am hinteren
Ende des Magneten in eine Ruhestellung nach oben zieht.
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Eine erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung zur Betätigung der Nadeln
eines Nadeldruckwerks weist gegenüber bekannten Einrichtungen geringe bewegte Massen
und keine Umlenkeinrichtungen der bisher üblichen Art in der mechanischen Verbindung
zwischen Anker und Nadel und kürzeste Kraftübertragungswege auf, so daß Verzögerungen
bei der Bewegungsübermittlung weitgehend ausgeschlossen sind und die Nadeln und
damit das Druckwerk sehr schnell arbeiten können. Die mechanische Verbindung in
Form der Ankerverlängerung führt zu einer geringstmöglichen Reibung bei der Kraftübertragung
vom Magnet bis zur Nadelspitze und ermöglicht eine sehr bequeme Justierung der Nadeln.
Störungsquellen mechanischer Art sind weitgehend ausgeschaltet.
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Die Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit der Zeichnung, in
der bevorzugte Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes dargestellt sind, weiter
erläutert.
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A b b. 1 zeigt eine erfindungsgemäß ausgebildete Einrichtung zur Verbindung
von Nadel und Magnet in Seitenansicht in vergrößertem Maßstab, wobei alle zur Erläuterung
nicht erforderlichen Teile des Nadeldruckwerks fortgelassen sind; A b b. 2 zeigt
eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß A b b. 1; A b b. 3 und 4 zeigen weitere
Ausführungsformen der Verbindung von Nadel und Magnet.
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Die Vorrichtung umfaßt als hauptsächliche Bauteile eine Nadel 1, einen
Magnet 2 mit Anker 3 und eine mechanische Einrichtung zur Verbindung und übertragung
der Bewegung vom Magnet bzw. Magnetanker zur Nadel. Diese mechanische Einrichtung
besteht im wesentlichen aus dem Magnetanker 3 und einer Verlängerung 4 des Magnetankers,
die direkt an der Nadel angreift, vorzugsweise am Kopf 5 der Nadel. Die Verlängerung
4 ist an dem zur Nadel gerichteten freien Ende 3' des Magnetankers 3 angebracht
und kann in verschiedener Weise ausgebildet sein.
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Bei der Ausführungsform gemäß den A b b. 1 und 2 umfaßt die Verlängerung
4 einen Stift 6, der im wesentlichen geradlinig zum Kopf der Nadel führt.
Zur
Befestigung des Stiftes 6 am Anker 3 weist das vordere Ende des Magnetankers ein
kurzes abwärts gebogenes Stück 7 auf, an dem ein Steg 8, z. B. aus einem senkrecht
angeordneten dünnen Blech, befestigt ist. Der Steg 8 ist mit zwei hintereinanderliegenden
Einschnitten 9 versehen und dazwischen nach einer Seite etwas aufgebogen, so daß
sich eine Halterung ergibt, in die der Stift 6 eingeklemmt ist. Bei einer anderen
zweckmäßigen Ausführungsform weist das vordere freie Ende des Magnetankers 3 zwei
kurze abwärts gebogene Teile auf, die mit Löchern versehen sind, in welche der Stift
eingeschoben ist. Bei einer weiteren Ausführungsform ist am Magnetanker 3 kein abwärts
gebogenes Teil vorgesehen, sondern der Stift 6 ist direkt am Vorderende des Ankers
befestigt, etwa durch Einklemmen, Löten, Schweißen od. dgl. Die Befestigung des
Stiftes 6 am Magnetanker 3 kann auch in irgendeiner anderen bekannten Weise erfolgen.
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Der Stift 6 besteht zweckmäßig aus einem biegbaren Material, z. B.
aus einem Metalldraht. In dieser Weise kann die Stellung der von dem Stift getragenen
Nadel bequem durch leichtes Verbiegen des Stiftes nach allen Richtungen angepaßt
werden, was die Justierung des Nadeldruckwerks sehr einfach macht.
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Bei der in der A b b. 3 dargestellten Ausführungsform besteht die
Verlängerung 4 des Magnetankers aus einem in der Nadelebene angeordneten
dünnen, biegsamen Blech 10, das zweckmäßig in Richtung auf das in den Kopf 5 der
Nadel 1 eingreifende Vorderende schmaler wird und mit seinem breiteren Hinterende
in geeigneter Weise am Magnetanker 3 befestigt ist. Bei einer derartigen Ausbildung
der Verbindung zwischen Magnetanker und Nadel ist keine seitliche Justage erforderlich,
da sich das dünne Blech in seitlicher Richtung ausreichend biegen kann. In der Ebene
des Blechs 10 und damit der Nadel 1 ist keine Biegung möglich, so daß die Kraft-
und Bewegungsübertragung nicht gestört werden kann. Die Höhenjustierung kann in
diesem Fall beispielsweise durch eine Stellschraube, die die Bewegung des Magnetankers
3 begrenzt, erfolgen.
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Eine besonders einfache und in der Herstellung billige Ausführungsform
ergibt sich, wenn gemäß A b b. 4 die Verlängerung 4 einstückig mit dem Magnetanker
3 ausgebildet ist und einfach aus einer sich verjüngenden Fortsetzung 11 des Magnetankers
3 besteht.
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Unabhängig von der im einzelnen gewählten Ausbildung und Befestigung
der Verlängerung 4 am Magnetanker 3 verläuft die Verlängerung vorzugsweise etwa
in oder parallel zur Achse des Magnetankers.
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Das freie Ende der Verlängerung 4 greift direkt an der zugehörigen
Nadel l an, vorzugsweise am Kopf 5 der Nadel. Zweckmäßig reicht die Verlängerung
durch ein Öhr im Kopf der Nadel. Dies erleichtert den Zusammenbau, die Wartung und
den Austausch von Teilen. Es können aber auch andere Arten der Verbindung zwischen
Verlängerung und Nadel vorgesehen werden, z. B. Ausbildung des Vorderendes der Verlängerung
4 in Form einer Gabel, die einen Mitnehrner am Kopf der Nadel umgreift, od. dgl.
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Bevorzugt wird die in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsform,
bei der auf die Nadel ein verstärkter Kopf 12 aufgesteckt ist. Dieser Kopf weist
ein Öhr 13 auf, dessen freier Durchmesser größer als der Außendurchmesser der eingreifenden
Magnetankerverlängerung 4 ist. Bei der Erregung des Magneten kann die Ankerverlängerung
dann bereits eine gewisse Bewegung ausführen und eine gewisse Anfangsgeschwindigkeit
erreichen, bevor sie an das untere Ende des Öhrs anschlägt und die Nadel abwärts
bewegt; dasselbe gilt bei der Rückbewegung. In dieser Weise erfolgt die Anfangsphase
der Ankerbewegung praktisch ohne jede Reibung gleitender Teile, was die Gesamtgeschwindigkeit
der Nadelbetätigung und damit die Schreibgeschwindigkeit des Druckwerks erhöht.
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Vorzugsweise besteht der verstärkte Kopf 12 aus einer aufgesteckten
Kappe aus Kunststoff. Hierdurch wird selbst bei den erfindungsgemäß erzielbaren
sehr hohen Schreibgeschwindigkeiten wegen der selbstschmierenden und zähfesten Eigenschaften
derartiger Kunststoffe ein Ausschlagen des Öhrs 13 oder des Vorderendes der Ankerverlängerung
4 vermieden.
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Die Anordnung eines verstärkten Kopfes am Oberende der Nadel hat den
weiteren wesentlichen Vorteil, daß bei Gewährleistung einer einwandfreien Verbindung
mit der Magnetankerverlängerung 4 die Nadel 1 selbst sehr dünn und über ihre gesamte
Länge mit gleichem Durchmesser ausgebildet werden kann. Bei Durchmesseränderungen
über die Länge der Nadel, insbesondere bei Verwendung von Nadeln, die am Oberende
dicher sind, etwa um ein Öhr direkt im Kopf der Metallnadel zu bilden, kann nämlich
die gleichmäßige Zentrierung der Nadeln in der Nadelmatrix auf beträchtliche Schwierigkeiten
stoßen. Bei Nadeln mit über ihre Länge unterschiedlichen Durchmessern tritt häufig
der Mißstand auf, daß die Druckstellen der Nadeln Abweichungen unterliegen und hierdurch
die Form des gedruckten Zeichens verzerrt wird, z. B. die Nadeln einer Reihe der
Nadelmatrix beim Druck keine gerade Linie bilden. Derartige Mängel treten bei der
Vorrichtung gemäß der Erfindung nicht auf.
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Zweckmäßig greift die Verlängerung 4 des Magnetankers am Kopf 5 der
Nadel etwa rechtwinklig an. Abweichungen von 20 bis 30° sind jedoch zulässig. Hierdurch
werden ein maximaler mechanischer Wirkungsgrad und eine Bewegung der Nadel mit geringstmöglichem
Verschleiß sichergestellt.
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Der Magnetanker 3 des Magneten 2 ist vorzugsweise in Form einer langgestreckten
flachen Platte ausgebildet, die liegend auf dem Magnet angeordnet ist. Um den Magnetanker
3 mit der Ankerverlängerung 4 und der Nadel 1 nach einer Erregung des Magneten 2
in die Ruhestellung zurückzuführen, kann das rückwärtige Ende 3" des Magnetankers
den Magnet überragen und dort mit einer Feder 14 verbunden sein, die ihn um eine
Drehachse 15 am hinteren Ende des Magneten in die Ruhestellung zieht. Das andere
Ende der Feder kann beispielsweise an einer Tragplatte 16 des Magneten, am Gehäuse
oder an einem anderen feststehenden Teil des Nadeldruckwerks befestigt sein. Bei
einer abgewandelten Ausführungsform ist vor der Drehachse 15 eine zwischen Tragplatte
16 und Anker 3 angeordnete Feder vorgesehen, die gegen die Unterseite des Ankers
drückt und ihn in seine Ruhestellung klappt.
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Die Abwärtsbewegung des Magnetankers 3 mit der Verlängerung 4 und
damit die Abwärtsbewegung der Nadel 1 wird durch einen Anschlag begrenzt, beispielsweise
ein aufwärts gebogenes Vorderteil 17 der Tragplatte des Magneten, eine Stellschraube,
den
Magnetkern 18 od. dgl. Entsprechend kann ein Anschlag für die
Begrenzung der Aufwärtsbewegung von Magnetanker, Ankerverlängerung und Nadel vorgesehen
sein.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Verbindung von Nadel und Magnet
kann bei Nadeldruckwerken mit beliebigen Nadelmatrizen benutzt werden, z. B. bei
der gebräuchlichen 35er Matrix. Die Nadeln sind zweckmäßig etwa im Zentrum und die
zugehörigen Magneten in der gewünschten Anordnung um die Nadelmatrix angebracht,
beispielsweise in einem Kreis, einem Halbkreis, in Kreissegmenten, in zusammengefaßten
Gruppen od. dgl., jeweils in einer oder mehreren Ebenen. Es ist ersichtlich, daß
die Nadeln, die Halterung der Nadelmatrix und die Magneten mit den Magnetankerverlängerungen
ohne Schwierigkeit in einem einzigen Block oder Gehäuse angeordnet werden können,
wobei sich infolge der beschriebenen Verbindung von Magneten und Nadeln eine gedrängte
raumsparende Ausbildung ergibt. Bei Anordnung der Magneten in einem Kreis, Halbkreis
od. dgl. in nur einer Ebene wird eine sehr flache Bauform erzielt, bei gruppenweiser
Zusammenfassung der Magneten in mehreren Ebenen, etwa nur auf zwei Seiten der Nadelmatrix,
ergibt sich ein schmales blockförmiges Nadeldruckwerk usw. Die Anordnung kann bequem
den jeweils vorliegenden Forderungen angepaßt werden.
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Bei Verwendung von Nadeldruckwerken, die mit der beschriebenen Vorrichtung
zur Betätigung der Nadeln ausgestattet sind, werden - insbesondere wegen der sehr
geringen bewegten Massen, der Vermeidung üblicher Umlenkungen bei der Bewegungsübermittlung,
der kurzen Kraftübertragungswege und der geringen Reibung bei dem gesamten Bewegungsvorgang
vom Magnetanker bis zur Nadelspitze -Druckgeschwindigkeiten erzielt, wie sie bisher
bei Druckwerken für den Seriendruck einzelner Zeichen nicht erreicht werden konnten,
wobei die Vorrichtung darüber hinaus ungewöhnlich leise und störungsfrei arbeitet.