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Druckwerk mit umlaufendem Typenträger Die Erfindung betrifft eine
Druckvorrichtung mit einem als Druckhammer oder umlaufenden Typenträger ausgebildeten
Druckelement, das durch eine elektromechanische Schrittschaltvorrichtung bei jeder
Druckstelle eine andere relative Lage zum Papier einnimmt, wobei eine die Typen
auswählende, mit dem umlaufenden Typenträger synchronisierte elektronische Vergleichsschaltung
bei Gleichheit des eingegebenen Zeichens mit einer der umlaufenden Typen ein Signal
erzeugt, das den Druck einleitet.
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Druckwerke mit diskontinuierlich und kontinuierlich umlaufenden Typenträgern
sind prinzipiell bekannt. Derartige Druckwerke werden wegen ihres geringen technischen
Aufwandes vor allem bei Schreibmaschinen, Datenerfassungs- und Datenübertragungssystemen
sowie elektronischen Tischrechenmaschinen verwendet.
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Als Typenträger werden hierbei Kugeln, Zylinder oder Scheiben verwendet.
Dabei sind die Typen fest am Typenträger angebracht, und zwar so, daß sie in mehreren
Reihen übereinanderliegen, und beim Auswählen wird der Typenträger angehoben oder
abgesenkt. Außerdem sind z. B. durch die deutsche Patentschrift 622 644 Typenträger
mit beweglich angeordneten Typen bekanntgeworden, bei denen die Typen durch die
Radialkräfte nach vorherigem Ausklinken an die Druckstelle des Papiers bewegt werden.
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Der minimale Abstand von Zeichen zu Zeichen ist jedoch bei den bekannten
Typenträgern begrenzt, da die benachbarten Zeichen eines zu druckenden Zeichens
auf der gleichen Linie liegen, so daß beim Abdruck unerwünschte Druckschatten entstehen.
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Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß bei einer größeren Typenanzahl,
vornehmlich über hundert pro Typenträger, ein sehr großer Typenträgerumfang erforderlich
ist, der jedoch die Umfangsgeschwindigkeit der Typen unzulässig erhöht, da auch
hier wieder Druckschatten entstehen und an die Präzision des Druckhammers sehr hohe
Anforderungen gestellt werden.
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Deshalb hat man versucht, diesen Nachteil dadurch zu umgehen, indem
mehrere Typenreihen angeordnet wurden. Dadurch wird jedoch die Druckleistung ebenfalls
herabgesetzt, weil die Auf- und Abbewegung zur Auswahl der Typen Zeit in Anspruch
nimmt und die Masse des gesamten Typenkopfes bzw. Typenträgers relativ groß ist.
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Aus der genannten deutschen Patentschrift geht weiter hervor, daß
es bekannt ist, die Typen während des Druckvorganges auf dem Papier abgleiten zu
lassen, so daß die Relativgeschwindigkeit zwischen Papier und Type gegen Null geht.
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Durch die deutsche Patentschrift 751495 ist eine weitere Typenträgeranordnung
bekanntgeworden, bei der die Typen auf dem Umfang mehrerer Typenräder auf getrennten
Achsen angeordnet sind, die unter dem Einfluß einer Steuerbewegung um ihre eigenen
Achsen und unter dem Einfluß der anderen Steuerbewegung um eine für alle Typenräder
gemeinsame Achse drehbar sind. Daraus ergibt sich, daß beim Abdruckvorgang stets
nur ein einzelnes der Typenträger verschwenkt zu werden braucht.
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Diese Druckvorrichtung hat jedoch den Nachteil, daß auf den Typenrädern
zwei Reihen von je vier Typen angeordnet sind, so daß auch hier wieder eine Verschiebung
der einzelnen Typenräder längs der Achse erforderlich ist, und von einer Zeichengruppe
auf die andere zu wechseln. Außerdem ist die Einstellung der Typenräder über Zahnräder
sehr langsam und ungenau.
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Der Transport der Typenträger in Zeilenrichtung von Druckstelle zu
Druckstelle erfolgt in gleichen Zeitintervallen nach dem Druckvorgang und dem Typenauswahlvorgang,
damit der Synchronismus zwischen umlaufendem Typenträger, Typenauswahl, Fortbewegung
in Zeilenrichtung und Druckvorgang gewährleistet ist. Sonst würde durch ungleichmäßigen
Versatz der Zeichen das Schriftbild so schlecht, daß eine Verwendung in Büromaschinen
schon aus diesem Grunde nicht möglich wäre. Dadurch, daß sich dabei die Zeiten für
die einzelnen erforderlichen Vorgänge addieren, ist bei einer vertretbaren Umfangsgeschwindigkeit
der Typen die Druckleistung sehr niedrig.
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Diesen Nachteil hat man dadurch zu umgehen versucht, daß man die Typen
auf einer Kette angebracht hat, die gleichzeitig mehrere Typen ohne Auf- und Abbewegung
zum Drucken zur Verfügung stellt und das Anordnen vieler Typen gestattet. Ein derartiger
Kettendrucker
ist z. B, in der USA.-Patentschrift 2 874 634 beschrieben.
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Jedoch ist bei einem derartigen Drucker je Druckstelle ein Druckhammer,
der über einen elektronischen Verteiler mit der umlaufenden Typenkette synchronisiert
ist und gesteuert wird, erforderlich. Der technische Aufwand ist deshalb, abgesehen
von der komplizierten Kette und Kettenführung, für den Einsatz in Datenerfassungs-
und Datenübertragungssystemen sowie elektronischen Tischrechenmaschinen nicht möglich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Druckvorrichtung mit
umlaufendem Typenträger zu schaffen, bei der die Auswahl-, Druck- und Fortbewegungszeiten
für das Druckelement in Zeilenrichtung ineinander übergehen, so daß eine wesentliche
Erhöhung der Druckleistung sowohl bei Kettendruckern als auch bei rein seriell arbeitenden
Druckwerken erreicht wird.
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Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die
Schrittschaltvorrichtung oder eine ihr zugeordnete Steuerschaltung mit dem Ausgang
des elektronischen Zeichenvergleichers über eine Zeitverzögerungsschaltung verbunden
ist und daß der Verstärker für den Druckhammer mit einer weiteren Zeitverzögerungsschaltung
verbunden ist, die ebenfalls direkt oder indirekt mit dem Vergleicher verbunden
ist, so daß die Schrittbewegung diskontinuierlich mit überlagerter Auswahl und Einstellung
der umlaufenden Typen in Abhängigkeit von der jeweiligen Stellung des Druckelementes
und der Rotationsgeschwindigkeit des Typenträgers erfolgt.
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Eine sehr vorteilhafte Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
besteht darin, daß ihr ein das Druckelement in Zeilenrichtung bewegender und in
Abhängigkeit kontinuierlich umlaufenden Typenträger diskontinuierlich gesteuerter
Stell- oder Schrittmotor zugeordnet ist.
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Außerdem besteht eine vorteilhafte Lösung, die den Proportionalschritt
gestattet, darin, daß die Zeitdauer zwischen Bewegungsstart und Druckstart entsprechend
den Proportionen der zu druckenden Type verlängert oder verkürzt wird, indem auf
der Codierspur des Typenträgers bzw. der zugeordneten Codierspur Markierungen angebracht
sind, die die Proportionen der abzudruckenden Type im Verhältnis zu den anderen
auf dem Typenträger befindlichen Typen angeben.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen,
daß ein kegelförmiger Typenträger am Umfang verteilte Kammern aufweist, in denen
je ein Typenstein mit mindestens zwei Typen um einen Punkt kippbar gelagert ist,
die von einem in der Kammer angeordneten Gesperre in einer definierten Lage gehalten
werden.
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Durch die vorgeschlagenen Lösungen erfolgt unter anderem das Auswählen
und Drucken während der Relativbewegung zwischen Druckelement und Papier in Zeilenrichtung
zur nächsten Druckposition, wodurch einmal die Relativgeschwindigkeit zwischen abzudruckender
Type und Papier gegen Null geht, so daß keine Druckschatten entstehen und zum anderen
die Druckleistung ohne nennenswerten technischen Aufwand durch große effektive Zeitverkürzung
pro Druckintervall auf ein Mehrfaches gegenüber den üblichen Druckwerken dieser
Art erhöht wird. Dabei ist ein Kegel als Form des Typenträgers besonders günstig,
da dieser eine störungsfreie Sicht auf das Druckbild gestattet. Durch die besondere
Ausbildung des Typenträgers ist es möglich, bei einer Typenbreite von 2,6 mm mindestens
hundert Typen auf einem Kegel von 50 mm Maximaldurchmesser in einer Reihe anzuordnen,
so daß mehrere Typen mehrmals aufgebracht werden können und die Vorauswahl ohne
Zeitverlust und zusätzliche Bewegung des Typenträgers durchgeführt werden kann.
Der Typenträger bietet also Vorteile der Typenkette bei geringerem technischem Aufwand.
Es ist deshalb möglich, bei 5 U/s des Typenträgers mit teilweise dreifach angeordneten
Typen und günstiger Verteilung der rund vierzig Zeichen am Umfang sowie unter Ausnutzung
der erfindungsgemäßen diskontinuierlich gesteuerten Schlittenbewegung mit Zeitverschmelzung
bzw. -überlagerung einzelner Vorgänge eine alphanumerische Druckleistung bis im
Mittel von etwa hundert Zeichen pro Sekunde zu erreichen. Die Umfangsgeschwindigkeit
des Typenträgers beträgt dabei etwa 0,9 m/s, wodurch an die Präzision des Antriebs,
des Druckhammers und die Lagerung keine großen Anforderungen gestellt werden.
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Es ist also möglich, durch die Erfindung entweder ein Druckwerk bis
etwa hundert Zeichen pro Sekunde Druckleistung mit dem technischen Aufwand einer
konventionellen Büromaschine zu bauen oder den technischen Aufwand vorhandener Druckwerke
mit kontinuierlich umlaufendem Typenträger höherer Druckleistung wesentlich zu reduzieren.
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Die Erfindung wird an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele
erklärt. In der Zeichnung bedeutet F i g. 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen
Druckwerkes, F i g. 2 das Prinzip der zeitlichen Verschiebung der Abnahme, der Vorauswahl
und des Druckvorganges, F i g. 3 einen Typenträger in Form eines Kegels, F i g.
4 eine weitere Ausführung des Typenträgers in Form eines Zylinders, F i g. 5 ein
Zeit-Weg-Diagramm der Druckvorrichtung, F i g. 6 eine besonders einfache bekannte
Ausführung eines elektromechanischen, diskontinuierlichen Schrittschaltwerkes zur
Bewegung des Typenträgers bei Anwendung des Druckprinzips für Schreibmaschinen u.
ä., F i g. 7 die Aufwicklung der Mantellinie des Typenträgers mit eingezeichneter
Codierspur, aus der die zeitliche Versetzung zum Zwecke des Proportionalschrittes
zu ersehen ist, F i g. 8 eine Linienschreibeinrichtung in Form eines rotierenden
Rädchens und F i g. 9 eine Linienschreibeinrichtung in Form einer Kugel.
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In F i g. 1 ist ein Druckwerk gemäß der Erfindung mit diskontinuierlich
ausgelösten Schrittintervallen des Typenträgers in Zeilenrichtung und elektronischer
Steuerung der voneinander abhängig arbeitenden Einzelteile gezeigt. Der Typenträger
1, auf dem beweglich die Typensteine 2 angeordnet sind, deren Typen von dem Auswahlmagneten
3 über einen nicht dargestellten Finger voreingestellt und durch den Druckmagnet
4 mit -einem nicht dargestellten Druckkopf zum Abdruck -auf _dem Aufzeichnungsträger
oder Papier 25 gebracht werden, ist auf den in der Seitenansicht dargestellten,
längs der Zeilenrichtung bewegbaren Schlitten 5 angeordnet. Eine biegsame Welle
6 verbindet den Typenträger 1 mit- dem konti=
nuierlich umlaufenden
Antriebsmotor 7, dem auf der gleichen Achse ein Rad mit einer Synchroncodierspur
7 zugeordnet ist. Die Synchroncodierspur 7 kann man auch auf den Typenträger 1.
selbst aufbringen, jedoch ist dort die Abnahme etwas komplizierter. Der Schlitten
5 wird in diesem Beispiel durch einen handelsüblichen Stell- oder Schrittmotor
8 angetrieben, der die zu seiner Fortschaltung benötigten Impulse aus der
Schaltung 20 erhält. Zur genauen Festlegung des Zeitpunktes des Druckens ist ihm
eine Markierung tragende Scheibe zugeordnet. Diese Markierungen können ebensogut
vom Schlitten direkt oder auch von der Schaltung 20 für den Schrittmotor
8 abgeleitet werden. Außerdem besitzt die Druckvorrichtung noch einen eine
oder mehrere Zellen umfassenden Eingabespeicher 11, der die Eingangsdaten über die
Eingänge 12 parallel oder über den Eingang 13 seriell erhält. Diese Speichereinrichtung
11. ist mit der eigentlichen Vergleichsschaltung 15 verbunden, die über das Register
14 ständig die Eingabedaten mit den umlaufenden Typen vergleicht und im Zeitpunkt
der Gleichheit beider Informationen ein Signal erzeugt. Dieses Signal hat in diesem
Beispiel drei Funktionen auszulösen, nämlich den Druck, die Schlittenbewegung und
die Auswahl mit Voreinstellung. Die Schlittenbewegung kann jedoch auch nach erfolgtem
Druck ausgelöst werden, ohne daß sich am Prinzip der Steuerung etwas ändert. Das
Signal gelangt zur Voreinstellung zunächst auf den Auswahlmagnet 3, der das
kippbare Typensteinchen 2
in die Drucklage bringt, die dem eingegebenen Zeichen
entspricht. Nach einer bestimmten Zeit, die vom Verzögerungsglied 18 entsprechend
der Differenz zwischen Voreinstellung und Bewegungsstart des Schlittens 5 bestimmt
ist, wird die Schlittenbewegung über Schaltung 20 und Schrittmotor 8 eingeleitet.
Gleichzeitig wird die Schaltung 21 vorbereitet, den Druckhammerimpuls zum Zeitpunkt
des genau definierten Abstandes der gedruckten Zeichen auf dem Papier abzugeben,
der von den Markierungen auf der Scheibe 10 bestimmt wird. Daraus ist ersichtlich,
daß auch die Markierungen von der Scheibe 10, die die genaue Schlittenstellung zu
jedem Zeitpunkt angeben, die Vorbereitung der Schaltung 21 übernehmen können, wenn
der Zeitpunkt der Abgabe eines einer Markierung entsprechenden Impulses mit dem
Nulldurchgang der Geschwindigkeitskurve des Schlittens 5 zusammenfällt.
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Die Rollen 17 dienen zum Zeilentransport, der nicht näher erklärt
wird, da diese Maßnahmen hinlänglich bekannt sind. Die F i g. 2 stellt eine am Typenträger
prinzipielle Verteilung der Auswahl- und Voreinstellungsmagnete 3, des Druckmagnets
4 und der zur Verzögerung der Schlittenbewegung für einen Schritt erforderlichen
Zeit im Verhältnis zu den Druck- und Auswahlzeiten dar. Die beiden Magnete 3 und
4 bzw. deren Druck- und Auswahlfinger oder -köpfe 41, 42 sind gegeneinander
in einem Winkel verschoben. Es empfiehlt sich, den Winkel klein zu halten, da hier
der elektrische Aufwand zur Verzögerung der Impulse am kleinsten ist, denn er wird
durch die Zeit t 1 bestimmt. Die Druckzeit t 2 wird von der Breite
des Rückens der Typensteine und des Druckknopfes 41 sowie der Umfangsgeschwindigkeit
des Typenträgers 1 bestimmt. t3 gibt die Zeitspanne an, in der die Wagenbewegung
ausgelöst werden kann, d. h., sie kann von t3 = 0 bis t3 = x variieren, wobei
x durch die Typenbreite bzw. bei Sperrung durch mehrere Typenbreiten und die Umfangsgeschwindigkeit
festgelegt ist. Bei Sperrung mehrerer Typen beim Schlittentransport vereinfacht
sich der Schlitten- und Drucksynchronismus, allerdings verringert sich dadurch auch
die Druckleistung entsprechend. Jedoch ist diese Maßnahme für viele Verwendungszwecke
schon ausreichend. Bei Punkt 19 erfolgt die Abnahme der Zeichen und Zeitmarkierungen
von der Codierspur der Scheibe 9. Wird ein Typenträger ohne Vorwahlmöglichkeit verwendet,
dann verschiebt sich die Abnahme bis zu einer Typenbreite unmittelbar vor dem idealen
Druckpunkt Null. Die Vorteile der Verschachtelung der einzelnen Zeiten wurden schon
behandelt, so daß sie hier nicht noch einmal beschrieben werden.
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Die F i g. 3 zeigt einen Typenträger in Kegelform im Schnitt. Die
Kegelform ermöglicht bessere Sichtverhältnisse zum Druckbild als z. B. ein Zylinder
oder eine Kugel, die immer ein oder mehrere Zeichen verdecken. Das wichtigste der
Erfindung am Typenträger besteht jedoch darin, daß in Kammern 22 am Umfang
Typensteinchen 2 kippbar und durch ein Gesperre 23 gehalten, angeordnet sind. Auf
diesen Typensteinchen 2 sind je nach Form im bestimmten Winkel zueinander mindestens
zwei Typen angeordnet, deren Achse bei Druckstellung mit der Achse des Typenträgers
verläuft. Das Gesperre 23 besteht vorteilhafterweise aus einer in F i g. 4 dargestellten
Feder 24 und dem Schieber 25. Die Verteilung der Zeichen auf dem Typenträger ist
vom Verwendungszweck des Druckers abhängig. Bei Groß- und Kleinschreibung empfiehlt
sich jedoch, die sich entsprechenden Zeichen auf einen Stein 2 anzubringen. Die
Steine sind in jedem Zustand durch den Druckhammer in radialer Richtung beweglich,
um beim Drucken etwa 1,5 mm gegenüber den benachbarten Typen vorzustehen. Zur Verlängerung
der Zeit der möglichen Berührung von Druckhammer und Selektierfinger mit einem Typensteinrücken
kann dieser Aussparungen aufweisen, so daß beispielsweise nur jeder zweite Stein
von einem Magnet betätigt wird, wodurch dann jeweils zwei Magnete zum Drucken und
Voreinstellen erforderlich sind.
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In dem Weg-Zeit-Diagramm nach F i g. 5 der Vorrichtung nach F i g.
1 sind die maximal möglichen Zeitüberlagerungen deutlich zu erkennen. Auf der Achse
IS sind einmal mit »1 Schr.« usw. die Schlittenschritte eingezeichnet und mit t
1 usw. die Markierungen des auf dem Papier vorgeschriebenen konstanten Zeichenabstandes
C. Auf der mit t, bezeichneten Achse sind die Zeiten eingetragen. Die Punkte I bis
IV bezeichnen dabei die Zeitpunkte, in denen die Schlittengeschwindigkeit bei normalem,
nicht überlagertem Verlauf Null ist. Es wird angenommen, daß der Vergleicher bei
I ein Signal erzeugt hat. Die Auswahlzeit ist demnach Null, und die Schlittenbewegung
wird sofort ausgelöst. Um -r' verzögert erfolgt, synchronisiert mit der Schlittenbewegung,
der Druck zum Zeitpunkt Dl. Die Auswahl des nächsten Zeichens beginnt jedoch
schon bei I, so daß Auswahl-, Druck- und Bewegungszeit in Zeilenrichtung verschmelzen.
Es ist dabei gleichgültig, ob der Druckhammer, das Papier oder der Typenträger bewegt
werden. Gibt der Verteiler während der ausklingenden Schlittenbewegung schon das
nächste Drucksignal, dann wird der Schrittmotor sofort zu diesem Zeitpunkt erregt,
wodurch sich nochmals eine Zeitverkürzung ergibt. Daß der Vergleicher
zu
diesem Zeitpunkt bereits mit der Auswahl des dritten Zeichens beginnt, dürfte verständlich
sein. Man kann jedoch auch, wenn erforderlich, der Schlittenbewegung den Vorrang
geben, d. h. jeweils immer einen Schritt beenden, bevor man den nächsten einleitet,
wodurch zwar die Druckleistung etwas sinkt, jedoch die erste Verschachtelung erhalten
bleibt und mit sehr einfachen bekannten elektromechanischen Schrittschaltwerken,
wie z. B. F i g. 6 im Prinzip ein solches zeigt, ohne weiteres realisieren. Ein
Kraftspeicher 26 zieht dabei durch seine Kraft den Schlitten 5 mit dem Druckelement
als Typenträger 1 in Zeilenrichtung, wobei der Abstand der Aussparungen 30 die konstante
Schrittlänge und der Druckimpuls, der auf den Magnet 28 zur Freigabe der Arretierung
29 wirkt, die erforderliche diskontinuierliche Schrittbewegung bestimmt. Der Druck
und die Auswahl erfolgen wie beschrieben. Besonders einfach läßt sich durch Anbringen
einer zweiten Spur, die der Codiersynchronspur des Typenträgers 1 zugeordnet ist,
der sogenannte Proportionalschritt verwirklichen, d. h., die Zeichen werden entsprechend
ihren Proportionen in verschieden langen Abständen gedruckt. F i g. 7 zeigt ein
Beispiel, wie die zeitliche Versetzung beim Abdruck nur durch die räumliche Versetzung
der Codier- und Synchronsignale 32 bzw. 33 erreicht wird; dabei bedeuten 34 die
Typen, 32 die Codierspur, N den normalen Zeitpunkt der Auslösung der Schlittenbewegung
und 33 den entsprechend den Proportionen der Typen verschobenen Zeitpunkt der Auslösung
der Schlittenbewegung. Da sich die zeitliche Verschiebung in relativ kleinen Grenzen
bewegt, ist der erforderliche Ausgleich durch von der Mitte verschobenen Druck nicht
nachteilig für das Schriftbild.
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In F i g. 8 ist eine Linienschreibeinrichtung in: Form eines rotierenden
Rädchens 35 dargestellt. Diese Linienschreibeinrichtung macht sich deshalb erforderlich,
weil auf dem Typenträger angebrachte Strichtypen entweder die Druckzeit herabsetzen
würden oder unnötige Typen, die anderweitig besser verwendet werden können, besetzen
würden. Das Linienrädchen 35 ist dabei zweckmäßigerweise mit dem Tabulator der Schreibmaschine
oder der Druckeinrichtung gekoppelt und sitzt neben dem Typenträger auf dem Schlitten
1 der Druckvorrichtung. Anstatt des Rädchens nach F i g. 8 kann als Linienschreibeinrichtung
auch eine in einem Röhrchen eingebettete Kugel nach F i g. 9 verwendet werden. Das
Röhrchen 34 kann dabei gleichzeitig für die Speicherung des Druckmittels für die
Kugel dienen. Dieser Linienschreiber wird vorteilhafterweise ebenfalls mit auf den
Schlitten 1 der Druckvorrichtung angeordnet und ebenfalls mit dem Tabulator der
Schreibeinrichtung gekoppelt. Diese Linienschreibeinrichtungen haben außerdem den
Vorteil, daß sie neben der hohen Geschwindigkeit sehr geräuschlos arbeiten. Diese
Linienschreibeinrichtungen eignen sich auch für alle konventionellen Schreibwerke,
wie z. B. Schreibmaschinen, wo sie zur Leistungssteigerung beitragen.