DE2504098A1

DE2504098A1 - Zusammengesetztes druckrad

Info

Publication number: DE2504098A1
Application number: DE19752504098
Authority: DE
Inventors: David L Bogert; Richard G Crystal; Gordon Sohl; Michael C Weisberg
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1974-09-25
Filing date: 1975-01-31
Publication date: 1976-04-15
Also published as: IT1031101B; BE825108A; FR2285999B1; CH585622A5; DE2504098C2; JPS5937230B2; FR2285999A1; GB1491257A; CA1010806A; AU7769775A; NL7500876A; JPS5137724A; GB1491670A

Description

PATENTANWÄLTE A. GfRÜNECKER

OIPL.-INQ.

H. KINKELDEY Z D U 4 U O O VV. STOCKMAlR

DR.-INCä. · AeE(CALTECH)

K. SCHUMANN

DR. RER. NAT. · DIPL.-PHYS.

P. H.JAKOB

DIPL.-INQ.

G. BEZOLD

DR. RER. NAT. · DIPL.-CHEM.

MÜNCHEN

E. K. WEIL

DR. RER. OEC. INS.

LINDAU

MÜNCHEN 22

MAXIMILIANSTRASSE 43

31. Jan. 1975
P 8870
D/74261

XEROX CORP.

Xerox Square, Rochester, New York 14644, USA

Zusammengesetztes Druckrad

Die Erfindung betrifft allgemein Aufschlagdrucker und bezieht sich insbesondere auf Druckelemente, welche Zeichen aufweisen, wie sie bei seriellen Aufschlagdruckern verwendet werden. Der Erfindungsgegenstand wird nachfolgend als Druckrad bezeichnet.

Der Name für Aufschlagdrucker ist von der Verwendung von Hämmern oder ähnlichen Einrichtungen abgeleitet, welche dazu dienen, einen Kopf gegen einen Färbträger und ein Aufzeichnungsmedium zu schlagen, im allgemeinen ein geeignetes Papier, hinter

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TELEFON (Ο89) 22 28 62 TELEX 05-S93SO TELEGRAMME MONAPAT

ORIGINAL INSPECTED

welchem eine Platte angeordnet ist. Der Färbträger ist üblicherweise ein Band, d. h. ein langgestrecktes Gewebe oder ein langgestreckter Stoff, welcher mit Farbe imprägniert ist. Die Farbe wird auf das Fapier-Aufzeichnungsmedium übertragen, wenn das Papier und das Farbband unter dem Aufschlag des Hammers in engem Kontakt gebracht werden. Die Farbe wird·von dem Band in den erhöhten Bereichen auf den Kopf übertragen, welche der Form eines Zeichens entsprechen. Allgemein ist ein seriell arbeitender Aufschlagdrucker eine Einrichtung, bei welcher eine Druckzeile in der Weise geschrieben wird, daß ein Zeichen nach dem anderen aufgebracht wird. Klassische Beispiele für serielle Drucker sind die allgemein bekannte Büroschreibmaschine, ein Fernschreiber und Ausgabedrucker für digitale Datenverarbeitungsanlagen. Andere klassische Aufschlagdrucker sind Rechen*-, maschinen, beispielsweise Addiermaschinen und Buchungsmaschinen, welche meistens numerische Zeichen verwenden.

Druckelemente für serielle Drucker, welche im wesentlichen die Form eines Rades oder einer ähnlichen Einrichtung aufweisen, sind grundsätzlich bekannt. Hierzu wird auf die US-Patent sehr if- < ten 2 256 663 (WO, 3 461 235, 3 ^98 4-39 und 3 651 916 hingewiesen. Kürzlich hat die Diablo Corporation, eine Tochter der Anmelderin der vorliegenden Anmeldung, einen seriellen Drucker auf den Markt gebracht, und zwar unter dem Handelsnamen "Hytype Printer I" der ein Druckrad aufweist, welches eine Mehrzahl von Köpfen hat, die an den Enden von Speichen oder Balken angeordnet sind, die sich von einer Nabe aus radial nach außen erstrecken. Das Druckrad wird durch eine Servoeinrichtung in eine ausgewählte Stellung gedreht, wobei entsprechende Zeichen in einer Druckstation einem Hammer und einem Farbband gegenüberstehen. Ein Drucker dieser Art ist in der US-Patentanmeldung beschrieben, welche am 4. 9· 1973 im Namen von Andrew Gabor, beim US-Patentamt unter der ITr. 394· 0?2 mit dem Titel "Hochgeschwindigkeitsdrucker mit einem bei einer Wagenbewegung intermittierend arbeitenden Druckrad" als Zusatz zu der am

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25. 2. 1972 unter der Nr. 229 314 eingereichten Anmeldung hinterlegt wurde. Die Offenbarung dieser "beiden oben, genannten Anmeldungen wird hiermit ausdrücklich zum Bestandteil der vorliegenden Anmeldung erklärt* Die Einrichtung "Hytype Printer I" hat einen wirtschaftlichen Erfolg gehabt, da sie ein elektronischer Drucker ist, welcher dazu in der Lage ist, milt hoher Geschwindigkeit und in vielseitiger Weise zu arbeiten. Das dabei verwendete Druckrad ist im Grunde eine Anordnung aus einem einzelnen Element, indem die Speichen und "Köpfe einen zu einem integralen Bauteil vergossenen bzw. verschmolzenen thermoplastischen Aufbau bilden. Dieses Druckrad zeigt eine außerordentlich gute Leistung und ist sehr wirtschaftlich, d. h. das zu einem integralen Bauelement zusammengefügte Druckrad ist verhältnismäßig wirtschaftlich herstellbar. Jedoch, ist festzustellen, daß die Anforderungen an die Druckqualität bei bestimmten Anwendungsfällen von diesem bekannten Druckrad nicht immer erfüllt werden."·

Insbesondere sind bei einer Anwendung zum automatischen Texteditieren mit einer Schreibmaschine die Anforderungen an ein Druckrad groß. Beim Text-Editieren oder beim Schreiben in einem Büro führen die hohen Anforderungen an die Druckqualität dazu, daß das Druckrad einer etwa 10-mal größeren Kraft ausgesetzt wird und zwar wegen der etwa 5-fachen Hammer energie, imTTer gleich zu einem "Hytype Printer", der als Ausgabeeinrichtung von beispielsweise einer digitalen Datenverarbeitungsanlage arbeitet. Texteditiermaschinen haben ein Druckwerk, eine Tastatur und eine, elektronische Steuereinrichtung, die einen Speicher aufweist. Von einer Schreibkraft wird eine Zeicheninformation in den Speicher eingegeben und/oder es wird auf der Schreibmaschine eine Kopie hergestellt, und zwar mit einer Geschwindigkeit

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zwischen etwa 0,5 bis 2,0 Zeichen pro Sekunde. Die geschriebene Information wird von der elektronischen Einrichtung weiterverarbeitet, um Fehler zu korrigieren und das Format entsprechend umzuordnen, und es wird ein editiertes Dokument · automatisch von der Maschine unter der Steuerung der elektronischen Einrichtung mit Geschwindigkeiten'bis zu 15 Z-eichen pro Sekunde erzeugt. Unter diesen Voraussetzungen muß das Druckrad natürlich sowohl im manuellen Betrieb als auch im automatischen Betrieb arbeiten, wobei sich diese beiden Betriebsarten zumindest hinsichtlich der Geschwindigkeit erheblich unterscheiden. Der Benutzer erwartet im allgemeinen jedoch eine gleiche Druckqualität, und zwar unabhängig davon, ob die Maschine mit zwei oder mit zwanzig Zeichen pro Sekunde betrieben wird.

Ein integrales Druckrad aus Plastikmaterial arbeitet sowohl bei der geringen als auch bei der hohen Geschwindigkeit grundsätzlich zufriedenstellend sowie auch'bei den beiden oben genannten Energiepegel^n, jedoch nicht hinsichtlich der Druckoder Bildqualität über dieselbe Lebensdauer. Ein Verlust an Bildqualität läßt sich im allgemeinen durch die erste Verminderung der Bildauflösung beurteilen, welche mit dem bloßen Auge erkennbar ist. Das erfindungsgemäße Druckrad arbeitet jedoch sogar unter stärker verschiedenen Arbeitsbedingungen ausgezeichnet, als sie oben erwähnt wurden·

Aufgabe der Erfindung ist-es, ein Druckrad der oben genannten Art zu schaffen, welches insbesondere bei außerordentlich verschiedenen Betriebsbedingungen gleichbleibend zuverlässig und exakt arbeitet.

Weiterhin soll gemäß der Erfindung bei der Herstellung von Dokumenten eine besonders hohe Druckqualität erreicht werden,

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indem ein Aufschlagdrucker mit einem Druckrad verwendet wird, wie er in der vorliegenden Anmeldung beschrieben ist.

Weiterhin soll gemäß der Erfindung die Lebensdauer von Druckrädern der oben beschriebenen Art erhöht werden.

Weiterhin sollen gemäß der Erfindung die mechanischen Eigenschaften und die Betriebseigenschaften eines Druckrades der oben beschriebenen Art verbessert werden.

Gemäß der Erfindung wird ein Druckrad geschaffen, welches sich von bekannten Druckrädern unter anderem dadurch unterscheidet, daß es als zusammengesetztes Druckrad aus wenigstens zwei Bauteilen besteht, wobei eine Speiehen- oder Balkenanordnung vorgesehen ist, bei welcher Zeichenköpfe an dem Ende der Speichen angebracht sind.

Gemäß der Erfindung wird weiterhin ein Druckrad geschaffen, welches Zeichenköpfe aufweist, deren Druckflächen derart ausgebildet sind, daß sie wiederholten Schlägen von einem Hammer mit hoher Energie standhalten können, wobei sie an Speichen angebracht sind, welche ausgezeichnete Biegeeigenschaften haben, damit der Kopf zu einem Aufzeichnungsmedium hin ausgelenkt werden kann,und zwar zum Drucken, wobei er von einem Hammer beaufschlagt wird, und anschließend wieder zurückkehrt.·

Gemäß der Erfindung weist ein Kopf für ein Druckrad zwei getrennte Teile auf. Ein Teil dient dazu, die Aufschlagfläche aufzunehmen, mit welcher ein Hammer zum Eingriff kommt, und der andere Teil dient dazu, mit einer Speiche verbunden zu werden. Durch die Verwendung von getrennten Teilen wird für einen Kopf eine erhöhte Lebensdauer erreicht, weil der Aufschlagteil oder der Aufschlagabschnitt den meisten Spannungen ausgesetzt ist und · standhält, welche durch den Aufschlag des Hammers erzeugt werden.

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Dadurch wird die Verklebung, welche den Kopf mit dem Ende der Speiche verbindet, gegen die Wirkung des Aufschlages vom. Hammer geschütz^.

Mit dem erfindungsgemäßen Druckrad sind die Eigenschaften und Vorteile erreichbar, auf die oben bereits hingewiesen wurde, während andererseits die aufgezeigten Nachteile zugleich überwunden werden. Das erfindungsgemäße Druckrad weist Typen— oder Zeichenköpfe auf, die aus einem Material geschmolzen oder gegossen sind, welches mit einem Polymer ausgestattet ist, indem ein solches Material auf die Enden der Speichen oder Balken des Rades aufgebracht wird. Die Speichen und ihr kreisförmiges Basiselement bilden ein Einsatzelement, welches aus einem dünnen Metallblech hergestellt ist. Jeder Balken ist ähnlich wie eine Blattfeder aufgebaut, welche vibriert oder schwingt, wenn sie aus^v-einer gemeinsamen Ebene, in welcher alle Balken liegen, ausgelenkt wird. Dieses Merkmal verleiht den Speichen außergewöhnlich gute Biegungseigenschaften, weil auf diese Weise die Speiche nicht nur leicht zu einer Druckstation hin zu biegen ist, sondern auch schnell in die gemeinsame Ebene zurückkehrt. Die Biegeeigenschaften werden auch durch das Gewicht der Speichenenden gefördert, welche die Köpfe tragen. Die Biegeeigenschaften der Speichen oder Balken werden dadurch beeinflußt oder gesteuert, daß mit den Speichen ein Dämpfungselement verbunden wird. Das bevorzugte Dämpfungselement besteht aus einem Stoffmaterial, welches mit den Speichen verklebt wird.

Zu den übrigen Bauteilen des Druckrades gehören eine Nabe, welche mit der Basis des Einsatzelementes verbunden ist, und eine Kappe, welche zur Handhabung des Gegenstandes dient. Die Nabe weist einen Keil oder eine Nut auf, um das Rad in einer festen Winkelstellung derart zu fixieren, daß bestimmte Köpfe dadurch adressiert werden können, daß das Rad um eine vorgegebene Winkelverlagerung gedreht wird. Die Nabe weist weiterhin eine Fahne auf, welche sich zwischen den Speichen radial nach außen erstreckt.

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Die !"ahne unterstreicht ein Zeichen, wenn es in eine fluchtende Anordnung mit der Druckstation gedreht ist und markiert die jeweilige Druckposition für das Bedienungspersonal.

Gemäß der Erfindung wird somit ein Aufschlagdruckelement in der Form eines Rades geschaffen, welches dadurch hergestellt wird^ daß thermoplastische Zeichenköpfe auf die Enden von Metallspeichen oder -balken aufgeschmolzen oder -gegossen werden, wobei sich die Speichen oder Balken von einem Mittelteil aus radial nach außen erstrecken. Die Speichen haben aμsgezeichnete Biegeeigenschaften, während das thermoplastische Material einen solchen Raum ausfüllt, daß die Köpfe eine Toleranz haben, so daß ein Druckhammer auf sie aufschlagen kann. Ein mit einem Elastomer imprägnierter Stoff ist mit den Speichen verklebt, um die Biegeeigenschaften der Speichen zu steuern, während die Köpfe einen Metallüberzug aufweisen, um die Abnutzung zu vermindern. Eine Plastiknabe ist an dem Mittelteil angebracht und weist eine Fahne auf, welche sich zwischen den Speichen nach außen erstreckt, um das Drucken in einer Druckzeile zu betonen. Das Rad weist eine Kappe auf, welche an der Wabe angebracht ist und als Griff für die Einrichtung dient. In die Nabe ist ein' quadratischer Schlitz eingearbeitet, um das Druckrad in eine feste Winkelstellung auf der Welle eines Aufsehlagdruekers zu bringen.

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Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen:

Fig. 1 einen G-rundriß eines zusaminengesetzen erfindungsgemäßen Druckrades,

Fig. 2 einen Querschnitt durch das zusammengesetzte Druckrad gemäß Fig. 1 entlang der Linie 2-2,

Fig. 3 eine vergrößerte Schnittdarstellung, welche einen typischen Zeichenkopf sowie die Anordnung am Ende einer Speiche darstellt, '

Fig. 4- einen Schnitt durch einen Zeichenkopf entlang der -O* Linie 4—4- in der Fig. 5, · .

Fig. 5 einen Grundriß eines Zeichenkopfes, wobei die Spitze der Speichen innerhalb des Kopfes in gestrichelter . Linie dargestellt ist, _: .

Fig. 6 einen Schnitt durch einen. Kopf und'eine Speiche entlang der Linie 6-6 in der Fig. 5»

Fig. 7 einen Schnitt entlang der Linie 7-7 in eier Fig. 1, welcher die Verbindung zwischen dem Dämpf ungs element und den Speichen darstellt, .-.--.'

Fig. 8 eine vergrößerte Darstellung des Bereiches der Fig. 2, welcher von dem kreisförmigenPfeil 8 umgeben ist,

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Pig. 9 einen Teilgrundriß des Einsatz element es, welches in dem zusammengesetzten Druckrad gemäß I¹Xg. 1 verwendet wird,

J¹Xg. 10 und 11 Lastdiagramme einer Speiche, wobei die Kräfte veranschaulicht sind, die auf einen Biegebalken bzw. eine gebogene Speiche wirken und.wobei diese, mathematischen Ausdrücke zur Beschreibung des Biegevorganges definiert sind, und

Fig. 12 ein Lastdiagramm von drei benachbarten Spexchen, wobei die Definitionen der mathematischen Ausdrücke '. angegeben sind, welche die Durchbiegung der benachbarten Spexchen beschreiben.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung verkörpert das' Druckelement oder das Druckrad 1 gemäß S¹Xg. 1. Das Druckrad weist einen zusammengesetzten Aufbau auf, der aus verschiedenen Bauelementen besteht, zu denen als wichtigste gemäß Pig. 1 die Zeichenköpfe 2 zählen, welche auf die Enden der Spexchen oder "-Balken 4- aufgelötet sind. Weitere Bauelemente sind eine Dämpfungseinrichtung bzw. ein Dämpfungselement 6, welches über den Spexchen angeordnet ist, um ihre Biegungseigenschaften zu verändern, sowie die Nabe 8, welche an den Mittelteil des Hades mit seiner 3?ahne 9 angenietet ist, welche sich zwischen den Spexchen nach außen erstreckt. Eine Kappe 10 zur Handhabung des Eades ist an dem Kern des Rades oberhalb der Nabe angebracht.

In den Fig. 3 bis 6 sind die Einzelheiten eines Zeichenkopfes im einzelnen näher erläutert. Das Zeichen "D" ist dazu ausgewählt, den auch für andere Zeichenköpfe typischen Aufbau zu erläutern. Bei der bevorzugten Ausführungsform sind 88 Zeichen ausgewählt, welche einen Zeichenyorrat darstellen, welche den Anforderungen in den allermeisten Fällen entsprechen, die bei

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der Herstellung eines Schriftwerkes in englischer Sprache zu stellen sind. Bei Ausfuhrungsbeispielen für andere Sprachen wird ein Speichenrad mit 92 Speichen verwendet. Der Zeichenvorrat enthält große und kleine Buchstaben, Zahlen, Interpunktionszeichen und andere nützliche Symbole. Die Anzahl der Zeichen in einem Zeichenvorrat wird oft durch eine Dar- . stellung in einem binären oder einen digitalisierten Kode beeinflußt, welcher bei elektronischen Einrichtungen-verwendet wird, welche mit einer Anschlagdruckeinrichtung ausgestattet sind, bei welcher das Rad verwendet wird. Zur Erzeugung von Dokumenten wird ein 5-Bit-Binärkode gebraucht, um zumindest das englisches Alphabet im Zeichenvorrat zu haben, "weil 32 Bit-Kombinationen erreicht werden können. In der Praxis ist jedoch ein 6-Bit-Kode mit 64 Bit-Kombinationen zweck-, mäßiger, weil in einem Zeichenvorrat mit 64· Zeichen sowohl kleine als auch große^ Buchstaben und Interpunktionszeichen *.*. untergebracht werden können. Das erfindungsgemäße Rad mit 88 Zeichen erfordert einen 7~Bit-Kode, die Kapazität des Zeichenvorrates wird jedoch nicht wegen eines Mangels an verfügbaren Binärzeichenkombinationen ausgedehnt, um die Zeichen im Vorrat darzustellen. Die nicht-verwendeten Bit-Kombinationen können Funktionen wie "Leertaste", Wagenrücklauf und anderen Punktionen zugeordnet v/erden. Der oben erwähnte Hytype-Drucker verwendet ein Druckrad mit 96 Zeichenköpfen, welche auf dem Rad verteilt sind. - ' "

Die Köpfe werden auf die Spitzen der Speichen aufgeschmolzen, indem eine mit einem Polymer 22 ausgefüllte Masse 21 verwendet wird, und anschließend werden die Köpfe mit einem geeigneten Verfahren mit einer abriebfesten Metallschicht 23 überzogen. Beim Gießen werden natürlich der gesamte Kopf einschließlich der Druckfläche 24- (in diesem Fall der Buchstabe "D" und die

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Anschlagfläche bzw. Aufschlagfläche 25 geformt. Die Druckfläche ist der erhöhte Teil, welcher die Form des Buchstabens "D" aufweist, der bei einer Druckeinrichtung, die ähnlich wie eine Schreibmaschine aufgebaut ist, die Farbe eines Farbbandes auf _: das Papier überträgt, und zwar in Form eines Buchstabens "D", wenn ein Hammer auf die Anschlagfläche bzw. Aufschlagfläche 25 auftrifft. V ■■.""■

Die Aufschlagfläche ist außerhalb des Endes der Speiche angeordnet. Durch diese Definition^wird der Kopf in zwei Hauptteile unterteilt, von denen der eine der Druckteil 26 ist, der meinst ens unter dem Buchstaben "D"- oder einem anderen Zeichen liegt und von denen der andere der Fangteil 2? ist, welcher das Eade einer Speiche 4- umgibt. Bei dieser Trennung zwischen dem Druckteil und dem Fangteil wird die Verbindung zwischen dem Kopf V. und der Speiche gegen Spannungen geschützt, welche in dem Kopf unter den Kräften auftreten,., welche während eines Druckvorganges auf den Kopf übertragen werden. Die Hauptkraft, welche ' auf den Kopf wirkt, ist diejenige Kraft, welche, zwischen dem Hammer und der Platte auftritt.

Jeder Zeichenkopf hat eine Markierung 28, um das Zeichen auf dem Kopf in bezug auf eine Drucklinie positionieren zu können. Diese Markierung ist in bezug auf die Mitte des Rades genau ausgerichtet, und das Zeichen ist in bezug auf diese Markie- . rung exakt positioniert. Diese Markierung ist auf dem Kopf an einer Stelle mit einem kürzeren oder einem gleichen .Radius angebracht, welcher demjenigen entspricht, der für das unterste Zeichen im Zeichenvorrat gilt, d. h. normalerweise für den kleinen Buchstaben.

Der Fangteil 27 des Kopfes weist eine Rückprallfläche 29 auf, welche unterhalb der Auf schlagfläche 25 liegt, um an einen

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Anschlag oder einen Puffer anzuschlagen, der ein starr "befestigtes Element aufweist, um. mechanisch die Strecke zu begrenzen, welche die Speiche und der Kopf beim Zurückprallen sich durchbiegen können. Die Dicke des Kopfes ist derart gewählt, daß er nicht nur eine ausreichende Festigkeit und Lebensdauer aufweist, sondern auch einen Versatz 29a gegenüber der Speiche 8 hat. Durch diesen Versatz wird es ermöglicht, daß der Puffer oder der Anschlag räumlich näher an dem Rad angeordnet ist.

Der Fangteil 27 des Kopfes weist auch einen abgeschrägten Bereich auf, der durch die geneigte Fläche 27A und die ebene Fläche 27B festgelegt ist. Der abgeschrägte Bereich verkürzt die Abmessung der Fläche 24-A, welche unter der Druckfläche 24 liegt, so daß die Möglichkeit einer störenden Wechselwirkung mit dem Band oder einer anderen Einrichtung und einer Platte./ auf ein Minimum beschränkt wird. Neben anderen Vorteilen wird durch diese Form beim G-ießvorgang auch das Abdampfen gefördert.

Ein weiteres wesentliches Merkmal der zusammengesetzten Kopf- und Speichenanordriung gemäß der Erfindung besteht darin, daß in dem Körper eines Kopfes 2 im wesentlichen keine Hohlräume oder scharfe Kanten auftreten. Typischerweise wird beim Gießvorgang ein Stift oder eine andere Halte einrichtung dazu verwendet, eine gewünschte Beziehung zwischen einem Einsatz element. wie einer Speiche 4- und der Form aufrechtzuerhalten. Der Haltestift führt dazu, daß ein Hohlraum oder eine Diskontinuität innerhalb des Körpers des Kopfes entsteht, was der Lebensdauer des Kopfes abträglich ist. Solche Unregelmäßigkeiten werden gemäß der Erfindung vermieden. Die Spitze einer Speiche kragt in eine Form hinein, wobei das flüssige Plastikmaterial die Möglichkeit hat, frei darum herum zu fließen. Die Speichenspitze bzw. das Speichenende innerhalb des Fangabschnittes zu halten, hat die Bedeutung, daß sie bzw. es keinen untragbaren Biegekräften unterworfen wird, wenn die Flüssigkeit des Plastikmaterials in die Form eingeführt wird oder während des Aushärtens

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des Plastikmaterials zu einem festen Zustand. Wenn sich beispielsweise die Speichenspitze bzw. das Speichenende in die Mitte des Aufschlagbereiches erstreckt, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, daß das Speichenende gebogen wird, während der Kopf ausgebildet wird. Ein derartiges Biegen des Speichenendes kann dazu führen, daß die Speiche außerhalb der allgemeinen Ebene des Eades liegt oder in anderer Weise die Zeichenfläche auf dem Kopf falsch ausgerichtet wird.

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Der Winkel 24B in der Fig. 4 veranschaulicht die Neigung der Seitenflächen auf den Zeichen gegenüber der Vertikalen und die Höhe 24C der Druckfläche 24 über der darunterliegenden Fläche 24A. Der Winkel 24B beträgt etwa 15° für die Zeichen, und die Höhe beträgt bei dem bevorzugten Rad etwa 0,38 mm (0,015 inches). Die Neigung zusammen axt der Höhe 24C bestimmt die minimale Breite eines Kopfes. Der Winkel und die Höhe sind derart gewählt, daß ein Abstand zwischen benachbarten Köpfen bleibt und daß eine gewünschte Druckqualität beim Schreiben bzw. Drucken erreicht wird.

Nachfolgend werden die Speichen 4· anhand der Fig. 3, 5> 6 9 näher erläutert. Die Fig. 9 zeigt die Speichen im einzelnen. Die Speichen werden aus einem einzigen Stück Blechmaterial mit einer Nennstärke von etwa 0,15 mm (0,006 inch) hergestellt, was zu einem Einsatzelement 40 führt, welches einen kreisförmigen Mittelteil oder eine Basis 41 aufweist, von weicher aus sich die Speichen 4 in radialer Richtung nach außen erstrecken. Die Mitte der Basis 41 ist ausgeschnitten, um das Gewicht und die Trägheit des gesamten Rades zu verringern. Die Dicke der Basis ist durch die Radien 42 und 43 festgelegt und derart gewählt, daß eine genügende mechanische Festigkeit vorhanden ist, um die auskragenden Speichen innerhalb einer gemeinsamen Ebene zu halten und die Nabe 8 in die Lage zu versetzen, daß sie durch Öffnungen 44 für Nieten oder Stifte an dem Rad angebracht werden

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kann. Die Ausnehmung 45 dient dazu, einen Ausrichtkeil auf . einer Druckeinrichtung aufzunehmen, um mit dem Druckrad zusammengebaut zu werden. . -

Ein wesentliches Merkmal der Speichen ist ihre konstante Breite und ihr konstanter Querschnitt entlang ihrer Längsausdehnung. Oftmals haben Speicheneleaente an verschiedenen Radien verschiedene Breiten. Hier ist es wünschenswert, die Masse des Rades auf einem Minimum zu halten, so daß die Trägheit des Rades möglichst klein ist. Diese Geometrie begünstigt auch das Verfahren des Gießens der Kopfe auf den Speichen. Folglich sind die Breite und die Dicke der Speiche an ihrer Verbindung mit der Basis nach außen in den Bereichen der Nähe des Endes verlegt. Die Breite an der Verbindung ist durch Paktoren bestimmt, zu welchen die Packungsdichte der Speichen am Radius 43 gehört, wo die Speichen beginnen. Die Packungsdichte wird durch die Gesamtabmessung des Rades und durch die Speichenlänge 46 beeinflußt. Die Gesamtabmessung ist eine Funktion, welche durch eine vorgegebene Druckerauslegung beeinflußt wird. Die Speichenlänge ist eine Funktion verschiedener Faktoren, . zu denen auch die Schwingungseigenschaften oder die Biegungseigenschaften einer belasteten Speiche gehören. Bei der bevorzugten Ausführungsform beträgt die Speichenlänge etwa 17»8 mm (0,695 inches) für ein Druckrad mit einem Gesamtradius von etwa 39,4 mm (1,550 inches). Näherungsweise" (mit einer Genauigkeit von plus oder minus etwa 2,5 nim (0,10 inches) beträgt der Radius 47 das Doppelte des Radius 43, und es hat sich gezeigt, daß dadurch eine Speiche mit ausgezeichneten Biegungseigenschaften geschaffen wird.

Die Verzweigung 48 zwischen einzelnen Speichen ist mit einem Nennradius von etwa 0,.12 mm (0,005 inches) auf jeder Speiche abgerundet. Diese Rundung im Verzweigungsbereich verbessert die Spannungszustände an der Verbindung zwischen einer Speiche und der Basis wesentlich. Diese Rundung ist eine Begrenzung hinsichtlich der Packungsdichte, die oben bereits angesprochen wurde.

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An den Spitzen oder äußeren Enden der Speichen ist ein Hals 49 ausgebildet, um eine Verankerung zu erzeugen, welche in . dem Kopf eingebettet werden kann. Die Halsform -vergrößert die in radialer Richtung wirkende Kraft, die erforderlich ist, um einen Kopf vom Ende einer Speiche herunterzuziehen. Eine ^: Halsform ist eine bevorzugte Ausf ührungsf o'rm, weil die Nuten, durch welche sie'entsteht, leichter herzustellen sind als Formen wie eine kreisförmige Öffnung in der Mitte der Speiche. Auf die Änderung der Breite oder des Querschnittes der Speiche im Fangbereich kommt es an, wenn eine geeignete Verankerung er- zeugt werden soll. . ."■".-; ' ■- ..". ■

Das Dämpfungselement 6 ist in den Fig. 1 und 7 dargestellt. Das Dämpfungselement weist zwei kreisförmige Ringe auf, wobei, der aus der Fig. 1 ersichtliche Ring 60 auf der Aufschlagseite des Rades angeordnet ist und der Ring 61 auf der Druckseite des-Rades liegt. Die Ringe sind aus einem Stoff in dem Ring · oder der kreisförmigen Form hergestellt und weisen einen Klebstoff 62 auf. Die Ringe sind in bezug auf die Drehachse 63 des Rades konzentrisch angeordnet, welche senkrecht zu der Zeichen— _:. ebene der Fig. 1 liegt. Durch den Klebstoff sind die Ringe mit den Speichen 4 verklebt und auch untereinander in den Bereichen zwischen den Speichen. Die Breite 64 der Ringe ist derart ' gewählt, daß sie nur mit den Speichen gekoppelt sind und nicht mit der Nabe 8 oder den Köpfen 2.

Der Ring 61 hat einen Querschnitt, welcher im Bereich der Fahne 9 weggeschnitten ist, während der Ring 61 eine volle Kreisringfläche aufweist. Im Betrieb ändern die Ringe die Biegeeigenschaften der Speichen, indem sie die Vibrationsamplitude vermindern und die Dauer der Vibration der Speichen für eine vorgegebene

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Durchbiegung einer Speichenspitze aus einer gemeinsamen Ebene vermindern, in welcher die Speichen angeordnet sind. Die
Ringe liegen über benachbarten Speichen, und die Durchbiegung einer Speiche wird auf benachbarte Speichen bis zu einem
gewissen Grad übertragen. Die Breite 64 ist derart gewählt,
daß diese Biegungskopplung zwischen benachbarten Speichen auf ein Minimum gebracht wird, wobei eine gexvünschte Dämpfung erreicht wird, und es ist festzustellen, daß der Außendurchmesser von Bedeutung ist. Durch Imprägnieren des Stoffes mit
einem Elastomer wird die Wirkung der Hinge verbessert. Die
Anordnung und das Material der Hinge ist ebenfalls xfesentlich, um die Trägheit des Hades zu vermindern, welche deshalb möglichst klein sein sollte, damit während eines Druckvorganges oder
Schreibvorganges das Had durch entsprechend rasche Drehung
in die geeignete Druckstellung gebracht werden kann. ,Ein Eirig auf beiden Seiten führt zu besseren Dämpfungsergebnissen, obwohl auch ein Hing auf einer Seite verwendet werden kann. Zwei Hinge \ferden auch deshalb bevorzugt, weil die Konstruktion
vereinfacht wird, denn ein Hing deckt den Klebstoff ab, der
auf dem anderen zur ·Anbringung an den Speichen aufgebracht ist»

Das Dämpfungselement 6 steuert die maximale Eückprallamplitude, indem diese mechanisch begrenzt wird. Die Gesamtträgheit des Hades wird nur geringfügig erhöht (weniger als 10 ^), und wegen ihres speziellen Aufbaues ist die Dämpfungseinrichtung leicht mittels eines Klebstoffes an dem Rad anzubringen. Die Dämpfungsringe 60 und 61 dämpfen Schwingungen, indem sie bei benachbarten Speichen Vibrationen erzeugen, welche eine Phasenverschiebung gegenüber derjenigen Speiche haben, welche (durch einen Druckhammer) beaufschlagt wird^ wobei weiterhin dafür gesorgt wird, daß die beaufschlagte Speiche und benachbarte Speichen derart miteinander gekoppelt sind, daß Wechselwirkungen entstehen.

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Ein Außendurchmesser von etwa 53} 3 mm (2,1 inches) für die Ringe 60 und 61 hat sich als optimal erwiesen, um die von einem Druckhammer beaufschlagte Speiche so zu dämpfen, daß die "benachbarten Speichen nicht übermäßig stark erregt werden und daß in dem Dämpfungsmaterial Verluste aufgrund seiner Zähigkeit hervorgerufen werden. · ·

Ein vereinfachtes Diagramm für einen freien Körper aus einer Speiche und einem Dämpfung sei ement ist in der Fig. 10 dargsstellt. Die Parameter gemäß Fig. 10 zur Erläuterung und Veranschaul'ichung einer typischen Speiche 4 sind folgende:

1 = Biegelänge der Speiche

y = maximale Auslenkung - -*

F = diejenige an der Spitze wirkende Kraft, welche die Auslenkung y hervorruft,

W = reduzierte Kraft, infolge der Dämpfungsringe, y = Auslenkung am Punkt der Dämpfung. ■ '.

Die Speiche 3 gemäß Fig. 10 ist in die Abschnitte a und b unterteilt, wobei b derjenige Bereich der Speiche ist, wo das Dämpfungselement angeschlossen ist. Die Diskontinuität in der Speiche aufgrund der Dämpfungseinrichtung führt dazu, daß für die Schubbelastung die folgenden beiden Gleichungen gelten:

für Speichenabschnitt a für Speichenabschnitt b.

3 3

(a) ED^-i = -F (b) EI^ = V-F

Ρ dx

E = Elastizitätsmodul (psi)

I = Trägheitsmoment (inch )

W β Dämpfungsbelastung der Hinge (lbs.)

F = Schubbelastung (lbs.)

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Durch Integration und Auflösung unter den entsprechenden "Randbedingungen kann eine Korrektur für jeden Bereich festgelegt
werden. Eine Umwandlung der Gleichungen liefert die allgemeine Gleichung: ■ . -^r

2A

-*— 2—

■f + ba² ₊ ab²

Diese allgemeine Gleichung (c) kann dazu verwendet werden, das maximale Biegemoment zu ermitteln und dadurch die maximale
Spannung als eine !Funktion der Dämpfungsbelastung (W). Bei
einer bevorzugten Ausführungsform wird mit a = b = 1/0 1 un4. Gleichung (c) reduziert auf: ' -

1 _s " + ' w

und F = F + ^rr W

wobei F

■ .-■■■■■ :■ -,■■■■ :

Wenn W = 0, so stellt F = Fv und F_Ql_e das maximale Biegemoment einer ungedämpften Speiche dar. Wenn die Bedingung W <1₅60 F gilt, so reduziert das Dämpfungselement die maximale Spannung in der Speiche oder dem Balken, und demgemäß wird die Ermüdungsfestigkeit bzw. die Ermüdungslebensdauer der Speichen vergrößert. Untersuchungen haben gezeigt, daß die Ermüdungslebensdauer um einen

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Faktor 20 verbessert werden kann, wenn die Dämpfungsringe 60 und 61 verwendet werden. Allgemein ergibt sich eine maximale Ermudungslebensdauer, wenn das Verhältnis zwischen der Dämpfungsbelastung W zu der Biegebelastung F W/S¹= 1. Die 20-fache Verbesserung, die oben erwähnt ist, wurde durch eine Verminderung der maximalen Spannungen erreicht. *

Für die bevorzugte Anordnung ergibt sich das in der Fig. 11 dargestellte Kräftediagramm, für welches folgende Beziehungen gelten: . ·

1 = 16,5 mm . .

y ss 1,8 mm, wie es berechnet wurde für

X = l_r - Ig - 3,8 mm, wobei

	b	* 0,45	mm	^Xr =	20,	3	mm	und
*n		- 0,325
a=

mm

Für diese Zahlen gelten folgende Beziehungen

W/F = 1,29 für y_n = 0,45 mm ; '

1,08 für J_n β 0,48 mm ' ..: 0,83 für y^ « 0,54 mm.

In der Praxis ist die Belastung über die Breite, der Dämpfungsringe verteilt, und dadurch ergibt sich eine noch etwas größere Ermüdungslebensdauer als sie in der oben beschriebenen Art zu berechnen ist.

Der· Winkel, unter welchem die Zeichenkopf-Druckfläche gegenüber der Vertikalen geneigt ist, beeinflußt die Strecke_r um welche die Speiche gebogen werden muß, um gegen ein Band, ein

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Papier und eine Platte auf die Druckfläche aufzuschlagen. Dieser Winkel beeinflußt die Dämpfungseigenschaften.

Die Fig. 12 ist ein Lastdiagramm für eine Speiche, welche direkt beaufschlagt wird, sowie für .zwei benachbarte Speichen. Die Zahlenwerte sind in Millimetern angegeben, wenn es nicht anderweitig dargestellt ist, und ergeben sich aus den folgenden Gleichungen: Die Dämpfungsbelastung W ist O,OO9kp (0,0212 lbs). Die Auslenkung der beaufschlagten Speiche am Punkt der Dämpfungsbelastung (y_n) ist etwa 0,5 mm (0,020 inches). Die . Auslenkung der benachbarten Speichen an den Punkten der Dämpfungsbelastung ist etwa 0,4- mm (0,016 inches), wie es für eine zentral belastete Speiche bei einer Spitzenauslenkung von etwa 1,0 mm (0,04 inches) berechnet ist. T₁ = 0,109 kp (0,238 lbs).-, wobei T. die Spannungskraft in dem Stoffdämpfungselement ist.

Die folgenden Berechnungen gelten für die Gleichungen, wie sie in der vorliegenden Beschreibung niedergelegt sind, wobei eine Analyse in der Fig. .10 dargestellt ist. .

Unter der Annahme, daß die gesamte Spannung innerhalb der äußeren Abschnitte auf den Eingen 60 und 61 in einer Breite von etwa 1,2 mm (0,050 inches) liegt, hat das Dämpfungsmaterial eine minimale Reißfestigkeit von etwa 1,05 kp/cm (5,65 lbs./inch.)

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Abschnitt a.

12,

+ jßf ° Moment

at X = O, ^ - O dx²

„_äy Fx²

4.

*_Λ . _n ^ . _r Auslenkung

4. Ely » -.-g" ^{+ C}2 Z

at X₁ = a, Y₁ = Y₂ 1 ^X2^a°

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Abschnitt b. 1. 'ΕΙ^-Ϋ β W - F

^-£ β Wx - F (a + χ) + /_Λ

at x - θ/^ϊ- dx ·■

3. Bl^-- S2S² - Fax - ££² + •dx 2 2

at χ = b, ΟΧ. = ο dx

_v _ -__H '₊ Fb² _M Wb² ² 2

ji -er , Wx³ Fax² Fx³. , _ „ . „

4. Ely "^- -γ- - y ^{+ Z}2^{X + Z}3

at χ - b, y = O

3 2 6 δ

^.£|b² - I pb3 ₊ 1 _wb3

Max y^ =» y_o at x^ =» O

² h

• dann Ely = C. = -F(f + ba^ + ab^ + ^.) + •*O 3 3 ·»

-^y₀ + W(^^{2 +} Ι ) ·

-.3

[|³ + ba2 + ab² +

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χ. Vorgegeben y , y_Q and a « b => 1/2

•^: ■ ⁿ /2504058

2. Aus Abschnitt b

2 3

^Z3 * ~ ~2~ "■" T⁺^ ° ~ ft" ** 2? ⁺ *, = O

EP + |f « Ely

3» und . ' 2 _U3■-■'"-'■ ς/3

. · _f. · , EIy_Q +.wffi + § } -EIy₀ + W (ff >

5- ^ W

4. dann , ' . .

' 5 r"^3EIyo 5 7/3

24

5 ^EIy_O „ 25 _w/3 . 32 .16 *73~ 76S ^W ⁺ «^

W.

Rostfreier Stahl PH 17-7 0,15 mm (0.006 inches) dick,.0,81 mm (0.0J2 inches) Speichenbreite. ;

«'2,04 χ" 1Q⁶ kp/cm²
'(29 x 106 psi)'

2,04 χ 1Q kp/cm :

(29 x 106 psi)' · (in) . (Ib) (Ib)

» 2,37 X.10"⁴ mm⁴ 0,4-5 0,0127 .;·" 0,0098 1i29

(0.576 x 10-9 in.⁴) (9.018) (0.0279) (0.0216)

- 16,5mm " 0,48 0,0096 0,0088 1,08

(0.65 .in.) (0.019) (0.0212) (p.0195)

T « 2Λ mm · . 0,50 · 0,0065 0,0079 0,83

°. (O.O95in.) (0.02Ö) (0.0145) (0.0174).

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Die Nabe 8 ist in den Fig. 1, 2 und 8 dargestellt. Sie ist ein kreisförmig ausgebildetes Teil, welches eine öffnung 80 in der Mitte hat, um die Befestigung des Rades"an einer Welle auf einer Druckeinrichtung zu ermöglichen, damit das Rad in eine entsprechende Druckstellung gedreht werden kann. Die Ausrichtung des Rades an der Welle erfolgt über eine Keilnut 81. Die Keilnut 81 ist exakt dimensioniert, um innerhalb gewünschter Toleranzen die Winkelstellung der Zeichenköpfe und der Fahne 9 gegenüber der Welle einstellen zu können. Die Nabe besteht aus thermoplastischem Material, wobei elf Nieten vorgesehen sind, die senkrecht zu ihrem Körper bei dem Gießvorgang hervorragen. Die Nieten passen durch die elf Öffnungen 44 in dem Einsatzteil 40. Durch Meißelnieten mittels Ultraschall werden die Randwülste 83 gebildet, welche die Nabe sicher an dem Einsatzteil befestigen. Die Einzelheiten des Nietrandwulstes des Einsatzteiles und der Dämpfungsringe sind in der vergrößerten Darstellung der Fig. 8 gezeichnet..

Die Fahne 9 bildet einen integralen Bestandteil der Nabe 8, und sie wird mit der Nabe in einem Gießvorgang hergestellt. Die Fig. 1 und 2 stellen die Fahne dar. Die Fahne ist ein kegelstumpfförmiges, platinenartig ausgebildetes Teil, dessen Breite mit dem Radius zunimmt, und zwar im Unterschied zu den Speichen, die eine feste Breite über ihre Gesamtlänge aufweisen. Das äußere Ende der Fahne weist einen geraden Rand 90 auf, welcher die Linie bzw. Zeile der Zeichen unterstreicht, die gedruckt bzw.'geschrieben werden. Die geneigte Fläche 91 ί welche zur Betätigungsseite hin angeordnet ist, d. h. , die Oberfläche auf der Aufschlagseite des Rades, welche unter einem Winkel gegenüber der Ebene des Rades angeordnet ist, betont optisch den geraden Rand und hält die Lichtreflexion in die Augen eines Benutzers auf einem Minimum. Weiterhin bietet die Fläche 91 eine gute Möglichkeit, eine Beschriftung aufzubringen, um das

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Rad für den Benutzer deutlich zu kennzeichnen. Der Winkel oder die Neigung der Fläche 91 beträgt etwa 20° gegenüber der Ebene des Eades, wobei die Höhe oberhalb dieser Ebene mit kürzerem Radius zunimmt. Die Masse der Fahne ist nicht vergrößert, um eine Fläche 91 zu erhalten, vielmehr ist die Fahne nach außen ausgebaucht, was aus der Fig. 2 am besten ersichtlich ist. Es sei nochmals darauf hingewiesen, daß es wesentlich ist, die Masse auf einem Minimum zu halten, um das Rotationsträgheitsmoment auf ein Minimum zu bringen. In manchen Anwendungsfallen kann es wesentlich bzw. zweckmäßig sein, die geneigte Fläche 91 nicht vorzusehen, um jegliche mechanische Wechselwirkung mit anderen Bauteilen der Druckereinrichtung zu vermeiden.

Am äußersten Ende der Fahne ist die Anzeigeeinrichtung 92 an-' geordnet. Die Anzeigeeinrichtung ist eine vertikale Bezugsmarke, welche dazu dient, den Benutzer darin zu unterstützen, das Auge in bezug auf die Druckstelle auszurichten. Die vertikale Fläche 93 und die gerade Kante 90 bilden ein "Fadenkreuz", um die Zeichen in einer Druckzeile anzuordnen. Die einzelne Anzeigeeinrichtung deutet nach links von dem letzten Zeichen, wobei es dem Benutzer überlassen ist, das Zeichen mit Hilfe seines Augenmaßes einzurahmen. Eine einzelne Anzeigeeinrichtung wird besonders für einen Zeichenvorrat mit Zeichen für einen proportionalen Raum bevorzugt, weil die Zeichen nicht in allen Fällen zwischen zwei Klammern zentriert erscheinen. Die Abweichung aus einer Mittellage ist weniger gut sichtbar für das Auge, wenn eine Anzeigeeinrichtung verwendet wird.

Die Kappe 10 dient sowohl als Griff für den Gegenstand 1 als auch dazu, das Anbringen des Rades an einer Welle in einer Druckeinrichtung oder einer anderen Einrichtung zu unterstützen.

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Die Kappe ist in den lig. 1 und 2 dargestellt. Sie ist auf der Druckseite des Druckrades an der Nabe mit Hilfe eines geeigneten Klebstoffes angeklebt. Das Einsetzen und das Herausnehmen des Rades aus der Welle ist als eine manuelle Tätigkeit anzusehen, und zur Unterstützung dieses Vorganges dient die Kappe 10. Ein Schlitz oder eine Hut 101 ist "in die Innenfläche der zylindrischen Ausnehmung 102 innerhalb der Kappe eingefügt. Dieser Schlitz ermöglicht es, daß beim Einsetzen des Rades in eine Welle die Luft entweichen kann.

Die Köpfe sind mit einem Metallüb erzug 23 versehen, um den Abriebwiderstand der Druckoberfläche 24- zu verbessern. Zu diesem Zweck hat sich die Metallbeschichtung als außerordentlich zweckmäßig erwiesen. Bei der Abnutzung werden typischerweise'-die Kanten der erhobenen Druckfläche auf der Druckseite des Zeichenkopfes abgenutzt. Dies führt zu dem Ergebnis, daß das Druckerzeugnis unscharf wirkt. Ein Aufbringen eines Metalls auf ein Plastiksubstrat, beispielsweise auf ein Phenol-Material, wie es für die Köpfe verwendet wird, liegt nicht nahe, weil nicht zu erwarten ist, daß eine feste Klebverbindung zu erreichen ist. Tatsächlich liegt die Ablösekraft für das Ablösen des Metalls von dem Plastikmaterial im Bereich von unter 0,4-4- kp/ cm (0,25 pounds per inch). Trotz dieser sehr geringen Ablösekraft haben Ermüdungsversuche mit dem Rad, wie es oben beschrieben ist, eine äußerordentlich hohe Ermüdungsfestigkeit ergeben, was den Schluß zuläßt, daß die Ablösefestigkeit bzw. die Ablösekraft der Beschichtung für die Lebensdauer des Druckrades unerheblich ist. Der Überzug oder die Beschichtung 23 führt trotz der Tatsache, daß es nicht zu erwarten war, einen solchen Überzug über ein Plastiksubstrat anzubringen, zu einem Druckrad von stark verbesserter Lebensdauer bzw. Lebenserwartung, wobei weiterhin eine verbesserte Druckqualität erreichbar ist.

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2504038

Beispiel "."■·"■■". ]--.

Nachfolgend wird ein "besonders erfolgreiches Ausführungsbeispiel eines zusammengesetzten Druckrades gemäß der Erfindung erläutert. Der Erfolg ist insbesondere "bei der Herstellung von Druckerzeugnissen und "beim Editieren von Text ersichtlich» Druckräder nach dem Beispiel nahen eine Lebensdauer von mehr als 16 χ 10 Aufschlägen bei etwa 7 x 10^? kp/cm (1 χ AQr psi) ausgehalten. Das Ende der Lebensdauer oder ein Versagen ist definiert als der erste sichtbare Fehler in der Druckqualität, weicher auf das Versagen des Druckrades zurückzuführen ist und nicht auf das Versagen eines Bandes, Wagens oder irgendeines anderen Dehlers. Zu üblichen Mangeln gehört ein Bruch des Kopfes, eine Zerstörung der Druckoberfläche und ein Bruch der Speiche.

Die Trägheit des Druckrades um seine Achse durch seinen Drehungs-

-2

mittelpunkt sollte im Bereich von etwa 4,60 χ 10 cm gr.sec

(6,4 χ 10~⁴ in-oz-sec²) bis etwa 5,75 x 10~² cm gr.sec² (8,0 χ 10 in-oz-sec ) liegen, was folgenden Bauteilen entspricht:

Il ρ Zl ρ

Einsatzelement 40 115 x 10" cm gr.sec (1,6 χ 10" in-oz-sec ) Nabe 8, Fahne 9 und. ^ _p zl " -■ ■ ρ Kappe 10 86 χ 10 cm gr.sec (1,2 χ 1Q~ in-oz-sec^)

Zeichenköpfe 2 287 χ ΙΟ"⁴* cm gr.sec² (4,0 χ 10 in-oz-sec²)

-4 ? / -4 Dämpfungselement 6 14,4 χ 10 cm gr.sec (0,2 χ 10 in-oz-sec

Beschichtung 11 - 71,9 χ 10 cm gr.sec (1,0 x 10" in-oz-sec²

Die Kopf materialien 21 und" 22 in dem bevorzugten Bad sind ein durch Glasfaser verstärktes Fhenol-iormaldehyd-Katerial, welches von der JPiberite Corporation in Winona, Minnesota unter der Bezeichnung FM4011 melt flow 12-16 by spiral flow test erhältlich ■ ist. Dieses Material hat die folgenden Spezifikationen erfüllt:

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mechanische. Eigenschaften

gute Aufschlagfestigkeit von 0,023 kp m/cm (0,45 ft-lb/inches) -

AS¹M 13 256 von 844 kp/cm² (12000 psi) minimal -

ASTM D 790

von 700 kp/cm² (.10000 psi) minimal ASTM D 638 größer als

Biegefestigkeit Spannungsfestigkeit Shöre-D-Kärte

Wärmeeigenschaften Värmeverzugstemperatur

etwa 190 ⁰C (375

- minimal, bei

physikalische Eigenschaften spezifisches Gewicht Wasserabsorption

18,5 kp/cm² (264 psi) ASTM D 648

1,78 - 1,80, 23/23C - ASTM D Gewichtszunahme nach 24 Stunden bei 23 ⁰G, 0,12 % maximal ASTM D 570

Der Überzug bei dem bevorzugten Had ist eine Nickellegierung. Der Überzug wird durch einen Tauchvorgang mit einer durchschnittlichen Dicke von etwa 0,025 mm (0,001 inches) mit einer Maske ' aufgebracht, die dazu verwendet wird, andere Flächen als die Typen- oder Zeichenköpfe abzudecken. Die Oberfläche der Köpfe wird mit einer Chromsäure vorbehandelt, um die Oberfläche aufzurauhen, wodurch die Haftung des Nickels an dem Phenol-Material begünstigt wird.

Das Einsatz element 40 ist bei der bevorzugten Ausführungsform ein kalt-reduzierter bzw. kalt-gewalzter rostfreier Stahl

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(Zustand C) 17-7 PH von der ABMCO-Steel Corporation, Middletown, Ohio. Das Element 40 ist aus einem Streifen mit einer Stärke von etwa 0,15 mm. (0,006 inch) gleichförmiger Qualität und frei von inneren und äußerlichen Fehlern hergestellt. Das geglühte Streifenmaterial (Zustand A) wird kalt-reduziert bzw. kalt-gewalzt, um den Zustand C zu erreichen.

Die chemische Zusammensetzung entspricht der ASTM-Methode EJ8:

Element ,- Prozent

Kohlenstoff, max. 0,09

Mangan, max; .1,00

Phosphor, max. 0,04

Schwefel, max. 0,03

Silizium, max. 1,00

Chrom 16,00 - 18,00

Nickel 6,50 - 7,75

Aluminium " 0,75-1,50

mechanische Eigenschaften

¹ ' ρ

Spannungsfestigkeit 14-100 kp/cm (200000 psi)- maximal -

ASTM A

Ermüdungsfestigkeit für 10' _p

Zyklen bzw. Lastwechsel 5780 kp/cm (82300 psi)

Streckgrenze bei 0,2 %, P

abgesetzt 12300 kp/cm (175000 psi) minimal

ASTM A

Dehnung in 2,54- cm (2 inches) 1 % minimal - ASTM A Rockwell-Härte C 4-1 minimal - ASTM E 18

Die Ausführungsform CH900 des Materials 17-7 PH kann ebenfalls verwendet werden. Diese Ausführungsform wird erzeugt, indem das Material in dem Zustand C auf etwa 482 ⁰C (900 ⁰I¹) aufgeheizt

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- 50 -

wird, und auf Raumtemperatur an der Luft abgekühlt wird. Das Material CH9OO ist magnetisch und korrosionsbeständig, es liefert eine Spannungsfestigkeit von etwa 18600 kp/cm (265000 psi), eine Streckgrenze bei 0,2 % abgesetzt von etwa 18 300 :
von 2 %

18 300 kp/cm² (260000 psi) und eine Dehnung in 2,54 cm (2 inches)

Die Dämpferringe 60 und 61·werden in Formen hergestellt, wie sie in der bevorzugten Ausführungsform dargestellt sind, und zwar aus einem mit Buna N beschichteten Nylonstoff mit einer Dicke von etwa 0,15 πιπί (0,006 inches), der von E. I. DuPont de Nemours & Co., Wilmington, Delaware unter der Nr. BN-5027 geliefert wird. Der Klebstoff 62 kann ein beliebiger bekannter Auftragklebstoff sein, der im Handel erhältlich ist und eine.

ο Ablösungsfestigkeit in der Größenordnung von etwa 0,030 kp/cm (0,43 Ib./inch) aufweist. Dieser bevorzugte Klebstoff wird von der Minnesota Mining and Manufacturing Corporation of Minneapolis, Minnesota, hergestellt und unter der Bezeichnung 467 vertrieben. Wenn der Klebstoff nicht ordnungsgemäß ausgewählt ist, beginnt der äußere Rand der Dämpferringe, sich von den Speichen abzulösen. Die Nabe und die Fahne 8 und 9 werden aus einem thermoplastischen Material wie einem Phenol-Formaldehydharz hergestellt. In ähnlicher Weise ist die Kappe 10 ein geeignetes Plastikmaterial wie ein Styrol-Butadien-Copolymer.

Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

1. ^Druckelement für einen Aufschlagdrucker, dadurch g e k e η ην /ze ichnet, daß ein Einsatzelement (40) vorgesehen

ist, welches eine Vielzahl von Speichen (4) aufweist, welche sich von einem Basisteil (41) nach außen erstrecken, daß weiterhin Zeichenköpfe (2) vorhanden sind, welche an den Enden der Speiche (4) angebracht sind, daß die Speiehenköpfe eine Aufschlagfläche (25) aufweisen, mit welcher ein Hammer zum Eingriff zu "bringen ist, um den Kopf (2) gegen ■ ein Aufzeichnungsmedium auszulenken, wodurch eine Druckfläche (24) auf dem Kopf (2) zur Markierung des Aufzeichnungsmediums mit. diesem zusammenwirkt, und daß jeder der Köpfe (2) einen Druckteil (26) aufweist, welcher sich über das Ende einer Speiche (4) hinaus erstreckt, und weiterhin einen Fangteil (27) hat, welcher dazu dient, mit dem Ende einer Speiche (4). gekuppelt zu werden, wodurch die Energie, welche dem Kopf (2) durch den Hammer erteilt wird, im wesentlichen in Spannungen im Druckteil (26) des Kopfes (2) umgeformt wird, anstatt im Fangteil (27). :

2. Druckelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichen (4) an den Enden, an welchen sie mit den Köpfen (2) zu kuppeln sind, im Vergleich zu dem im allgemeinen konstanten Querschnitt der Speiche (4) einen wesentlich anderen Querschnitt aufweisen.

3. Druckelement nach Anspruch 2*, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichen (4) in der Nähe des Endes, welches mit einem Kopf (2) zum Eingriff zu bringen ist, einen Querschnitt haben, der wesentlich geringer ist als der im allgemeinen konstante Querschnitt der Speiche (4).

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4-, Druckelement nach Anspruch J>-> dadurch gekennzeichnet, daß die Speiche (4) in der Nähe ihres äußeren Endes einen Querschnitt aufweist, der einen Hals (49) hat, der durch im allgemeinen halbkreisförmig ausgebildet Ausnehmungen auf gegenüberliegenden Seiten der Speiche (4) gebildet ist.

5. Druckelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Köpfe (2) ein Material aufweisen, welches derart auf die Enden der Speiche (4) aufgeschmolzen ist, daß die Speiche (4) vollständig eingeschlossen wird und mittels des Schweißbzw. Schmelzvorganges fest daran angebracht ist.

6. Druckelement nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß

das Volumen der Köpfe (2) im wesentlichen von Diskontinuitäten bzw. Unregelmäßigkeiten frei ist.

7. Druckelement nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß ein Metallüberzug über zumindest der Druckfläche (24) der Zeichenköpfe (2) vorgesehen ist.

8. Druckelement nach Anspruch 5? dadurch gekennzeichnet, daß die Köpfe (2) ein glasfaserverstärktes Phenolharz aufweisen.

9. Druckelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß über zumindest der Druckfläche (24) der Köpfe (2) ein Metallüberzug vorgesehen ist, der eine Ablösefestigkeit von weniger als etwa 0,44 kp/cm (0,25 pounds per inch) aufweist.

10.Druckelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Nabe (8) vorgesehen ist, welche mit dem Mittelteil des Einsatzelementes (40) gekuppelt ist, welches mit einer Antriebswelle zum Eingriff zu bringen ist.

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11. Druckrad, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einsatzelement (40) vorgesehen ist, welches eine Mehrzahl von im wesentlichen identischen Speichen (4) aufweist,welche sich von einem kreisförmigen Mittelteil (41) radial nach außen erstrecken, daß die Zeichenköpfe (2) , welche mit den Enden der Speichen (4) gekuppelt sind, Aufschlagflächen (25) aufweisen, mit welchen ein Hammer zum Eingriff zu bringen ist, um einen Kopf (2) und eine Speiche (4) in einer Druckrichtung auszulenken, die im allgemeinen senkrecht zu einer gemeinsamen Ebene angeordnet ist, in welcher die Speichen im wesentlichen liegen, wodurch die Druckflächen (24) auf den Köpfen (2) dazu gebracht werden, in einem Markierungsvorgang mit einem Aufzeichnungsmedium zusammenzuwirken, und daß die Speichen (4) für einen vorgegebenen Druckradradius und eine entsprechende Anzahl von Speichen (4) eine solche Länge aufweisen, daß der Querschnitt der Speichen über ihre gesamte Länge im wesentlichen konstant ist.

12. Druckrad nach Anspruch 11,. dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzelement (40) aus einer Metall-Legierung besteht und daß die Speichenbreite zwischen dem 3-fachen und dem 8-fachen der Dicke der Speiche (4) liegt. ■

13. Druckrad nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichenlänge derart dimensioniert ist, daß die Gabelung zwischen einzelnen Speichen (wie 4) eine im wesentlichen halbkreisförmige Konfiguration mit einem Radius aufweist, der wenigstens gleich oder größer.als etwa 0,13 mm (0,005 inches) ist.

14. Druckelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzelement (40) aus einer Stahllegierung mit einer Dicke von etwa 0,15 mm (0,006 inches) besteht.

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_ 34 -

15· Druckrad nach. Anspruch 11, dadurch, gekennzeichnet, daß die Länge jeder Speiche (4) zwischen etwa dem 0,4-fachen bis zum etwa 0,6-fachen des Außenradius des Druckrades (1) liegt, xielcher durch den größten Kreis festgelegt ist, der bei der Drehung des Eades (1) beschrieben wird.

16. Druckelement für einen Aufschlagdrucker, dadurch, gekennzeichnet, daß ein Einsatzelement (40) vorgesehen ist, welches eine Kehrzahl von Speichen (4) aufweist, die sich von einem Basisteil (41) nach außen erstrecken, daß weiterhin Zeichenköpfe (2) vorhanden sind, welche mit den Enden der Speichen (4) gekuppelt sind und Aufschlagflächen (25) aufweisen, mit welchen ein Hammer zum Eingriff zu bringen ist, um einen Kopf (2) und eine Speiche (4) in einer Dru.ckrichtung auszulenken, und daß eins Anschlagfläche im Bereich der Aufschlagfläche (25) vorgesehen ist, welche mit einer Puffereinrichtung zum Eingriff zu bringen ist, um eine Auslenkung eines Kopfes (2) und einer Speiche (4) in einer Richtung entgegengesetzt zu der Druckrichtung zu vermeiden.

17. Aufschlagdrucker, bei welchem ein Wagen vorhanden ist, der im Bereich einer zylindrischen Platte entlang einem Druckweg bewegbar ist, wobei auf dem Wagen ein Hammer und ein Druckrad angeordnet sind, wobei auf ein Aufzeichnungsmedium, welches an der Platte anliegt, durch den Hammer_aufschlag Zeichenköpfe aufgedrückt werden, welche an den Enden der Speichen oder Balken des Druckrades angebracht sind, indem

. ein Farbband verwendet wird und ein Aufzeichnungsmedium " vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Metalllegierungs-Einsatzelement (40) vorgesehen ist, welches wenigstens zweiunddreißig Speichen oder Balken (4) aufweist, welche sich von einer kreisförmigen Basis (41) aus

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radial nach, außen erstrecken und insgesamt eine allgemeine Speichenebene festlegen, daß die Speichen (4) entlang ihrer Längsausdehnung einen im wesentlichen konstanten Querschnitt aufweisen, im Bereich ihres Endes -jedoch jeweils eine wesentlich andere Querschnittsform haben, daß Zeichenköpfe (2) vorhanden sind, welche um die Enden der Speichen (4) gegossen bzw. geschmolzen sind, daß die Zeichenköpfe ein Aufschlagteil aufweisen, welches eine Aufschlagfläche (25) hat, mit welcher der Hammer zum Eingriff zu bringen ist, und weiterhin eine Druckfläche (24-) haben, welche in der Form eines Zeichens ausgebildet ist, und schließlich ein Fangteil (27) aufweisen, welches mit der Speiche (4) gekuppelt ist und ausreichend weit von dem Aufschlagteil entfernt ist, um die Spannungen zu vermeiden, welche vom Aufschlagen eines Hammers herrühren,, und daß . eine Nabe (8) mit der Basis des Einsatz element es (40) gekuppelt ist, um das Druckrad (1) mit einer Welle auf dem Vagen in einer Weise zu verbinden, daß die Zeichenköpfe (2) die Möglichkeit haben, in eine Stellung gedreht zu werden, in welcher sie von dem Hammer zum Drucken beaufschlagt werden.

18. Druckrad nach. Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Basis (41) des Einsatz element es (40) als auch die Nabe (8) eine Keilnut aufweisen, um das Druckrad (1) in bezug auf die Welle zur Drehung des Druckrades (1.) fest auszurichten, damit ausgewählte Zeichenköpfe (2) in die Druckbahn gebracht werden können.

19· Druckrad nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsat ζ element (40) achtundachzig Speichen (4) aufweist.

20. Druckrad nach. Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatz element (40) zweiundneunzig Speichen (4) auf- . weist.

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21. Druckrad nach. Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Basis (41) des Einsatzelementes (40) als auch die Nabe (8) eine Fahne (9) aufweisen, welche sich um eine Strecke radial nach außen erstreckt, daß ein zuvor gedrucktes Zeichen sichtbar wird, wenn es eine ordnungsgemäße relative Position aufweist.

22. Druckrad nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß. eine Dämpfungseinrichtung (60, 61) vorgesehen ist, welche mit den Speichen (4) gekuppelt ist, um deren Biegeeigenschaften zu verändern.

23· Druckrad nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung (60, 61) auf gegenüberliegenden, Seiten der Speichen (4) jeweils ein Stoff element aufweist,, und daß die Stoffelemente mit den Speichen (4) und miteinander verklebt sind.

24. Druckrad nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Stoffelement ein elastomeres Material aufweist.

25. Druckrad nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzelement aus einem etwa 0,15 mm (0,006 inch) dicken, kalt-reduzierten bzw. kalt-gewalzten rostfreien Stahl, Zustand C, 17-7 ph hergestellt ist.

26. Druckrad nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß

das Kopf element ein glasfaserverstärktes-Phenol-Formaldehyd-Material aufweist.

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27- Druckrad nacli.Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß über dem Kopf element (2) ein Metallüberzug angeordnet ■ ist.

28. Druckrad nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckrad (1) einen Außenradius von etwa 3,93 cm (1,55 inches) und ein Trägheitsmoment von etwa 4,60 χ

—2 2 / -4 2\ 10 cm gr.sec (6,4 χ 10 in-oz-sec ) bis etwa 5,75

—ρ ρ — ix ρ χ 10 Cm gr.sec (8,0 χ 10 in-oz-sec ) aufweist.

29· Druckrad nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Habe (8) eine Fahne (9) aufweist, welche ein !Fadenkreuz hat, welches als Bezugsmarke für gedruckte Zeichen dient, einschließlich einer geraden Kante zum Unterstreichen eines gedruckten Zeichens, und daß weiterhin ein einzelner Zeiger (92) vorhanden ist, welcher senkrecht zu der geraden Kante steht und mit einer Seite des unterstrichenen gedruckten Zeichens fluchtet.

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