DE2714691A1

DE2714691A1 - Anschlagzeilendrucker

Info

Publication number: DE2714691A1
Application number: DE19772714691
Authority: DE
Inventors: John Hibbard Weaver
Original assignee: ANADEX INSTRUMENTS Inc
Current assignee: Anadex Inc 91311 Chatsworth Calif Us
Priority date: 1976-04-12
Filing date: 1977-04-01
Publication date: 1977-10-20
Also published as: US4070963A; IE44722B1; CA1084337A; IE44722L; FR2348055A1; SE7703188L; JPS52124823A; CH617389A5; GB1555898A; JPS5611342B2; NL7703883A; FI771094A

Description

PATENTANWÄLTE

HELMUT SCHROETER KLAUS LEHMAfJN

DIPL.-PHYS. DIPL.-INC.

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ANADEX INSTRUMENTS^NC. ' kn-ai-10

3O.3.I977 Se/P

Anschlagzellendrucker

Anschlagzeilendrucker werden gewöhnlich als Ausgabeeinrichtungen für automatisierte medizinische Instrumente, Wägeeinrichtungen und Digitalrechner benutzt. Bei einem Zeilendrucker wird das Schriftzeichen von einem sich fortwährend bewegenden Typenträger, z.B. einem fortwährend umlaufenden Band oder einer Trommel getragen, während das Papier und das Farbband mittels eines sehr schnellen, schwenkbaren Druckhammers kleiner Masse an einer bestimmten Stelle gegen die Schriftzeichenoberfläche geschlagen werden. Der Druckhammer wird durch eine Betätigungsvorrichtung, typischer Weise einerMagnetspule, angetrieben,und gelangt mit dem Papier nur eine äußerst kurze Zeitspanne lang in Berührung, wonach er in seine Ruhelage zurückprallt. Da der Druckvorgang "fliegend" geschieht, d.h. die Drucktrommel oder das Band sich ständig bewegt, bestimmt eine Steuervorrichtung die Anwendung des Stromimpulses auf die Betätigungsvorrichtung eine ausreichende Zeit vorher, so daß der Druckhammer gegen das Papier in zeitlicher Übereinstimmung mit der Schriftzeichenlage schlägt.

Gemäß dem gegenwärtigen Stand der Technik wurden Anschlagzeilendrucker mit hoher Druckdichte gebaut. Allerdings wurde die gedrängte Anordnung der Druckhämmer durch größere Kosten und einen komplizierteren Aufbau erkauft. Eine bekannte Anordnung macht Gebrauch von ausgefallenen und aufwendigen Magnetspulen-Betätigungsvorrichtungen mit einem sehr schmalen Querschnitt, so daß die Magnete eng aneinander gereiht werden können. Ein anderer bekannter Anschlagzeilendrucker reiht die

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Magnetspulen vertikal aneinander, d.h. die Magnetspulen sind eine über der anderen befestigt. Diese Anordnung erhöht die Herstellkosten des Magnetspulen-Tragteils erheblich, erfordert die \6rwendung von langen Stößeln von diesen Magnetspulen, die eine oder mehrere Magnetspulen-Lagen abseits der Druckhammer gelegen sein können , und bedingt insgesamt eine Bauform mit einer größeren Vertikalbemessung, als sie bei bestimmten Anwendungsfällen zulässig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Anschlagzeilendrucker zu schaffen, der sowohl eine hohe Druckdichte als auch eine hohe und gleichmäßige Druckkraft erzielt, dabei

jedoch eine einfache und wirtschaftlich herstellbare Bauform einhält.

Die Erfindung löst die gestalte Aufgabe in erster Linie durch die in Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen.

Die erfindungsgemäße Ausbildung hat den Vorteil, daß gewöhnliche zylindrische Magnetspulen den dicht gepackten Druckhämmern zugeordnet werden können. Drucker gemäß der Erfindung sind insbesondere zum Drucken von Mehrfachformularen einschließlich eines Blatts aus verhältnismäßig schwerem Material , wie es z.B. in USA unter der Bezeichnung 90 Ib. bekannt ist, geeignet. Dies wird dadurch ermöglicht, daß man die Magnetspulen-Betätigungsvorrichtungen die ihnen zugeordneten Druckhämmer in unterschiedlichen Abständen von der Hammerschwenkachse treffen läßt. Beim beschriebenen bevorzugten AusfUhrungsbeispiel ist eine Mehrzahl von Magnetspulen innerhalb des gleichen vertikalen Raums befestigt. Die äußeren Durchmesser dieser Magnetspulen sind größer als die Abstände der Druckhammer, wobei die Magnetspulen in nahe benachbarten, zueinander versetzten Reihen angeordnet sind, so daß die erste Reihe mit den zugeordneten Druckhämmern im Abstand S, von der Hammerschwenkachse und die zweite Reihe mit den

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ihr zugeordneten Druckhämmern In einem Abstand S₂ von der Hammerschwenkachse in Berührung kommt. Wie nachfolgend beschrieben, können die Abstände S, und Sp mathematisch oder empirisch so festgestellt werden, daß untereinander gleiche Aufschlagkräfte auf das Druckmedium erzeugt werden, wenn untereinander gleiche Magnetspulen und Antriebsströme Verwendung finden. Diese Packungsanordnung hat einige bedeutende Vorteile. Die Magnetspulen können von billiger Bauform sein, trotzdem aber eine hohe Aufschlagkraft auf den Druckhammer verursachen. Die Magnetspulen sind im gleichen Vertikalraum untergebracht, wodurch die Gesamtbauhöhe des Druckers auf das kleinstmögliche Maß gebracht wird. Ein kurzer Stößel genügt, um die Verbindung zwischen dem Magnetspulenanker und dem Druckhammer herzustellen. Schließlich ist der Tragrahmen für die Magnetspulen ein einfaches, wirtschaftlich herstellbares Bauteil, das im wesentlichen aus vier Platten aus magnetischem Metall besteht, um einen magnetischen Rückschluß herzustellen.

Eine andere Eigenheit vorliegender Erfindung besteht darin, daß sie einen einfachen, billigen Antriebsmechanismus hoher Zuverlässigkeit für das Druckmedium hat. Zwei Andruckrollen sind auf Je einem Hebel aus Kuntstoff drehbar gelagert und zu zwei federnden O-Ringen ausgerichtet, die auf einer angetriebenen Walze befestigt sind. Der Hebel hat eiien Hebdarmfortsatz, der mit einer Rollenandrück-Magnetspule in verbindung steht, so daß bei Betätigung der letzteren die Andruckrolle das Druckmedium an die federnden O-Ringe andrückt. Die Kunststoff he be lärme ergeben ein Ausmaß an Flexibilität , das ohne weiteres Formblätter und Karten sowie andere Druckmedien veränderlicher Dicke zu verarbeiten gestattet. Eine schwenkbare Klinke und ein Klinkenrad dienen dem Antrieb der Walze. Eine einzelne Feder 1st an der Klinke angebracht, so daß sich

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eine Kraftwirkungslinie ergibt, die etwas oberhalb der Schwenkachse der Klinke liegt. Dementsprechend dient die Feder sowohl zum Vorschieben der Klinke als auch zum Ausüben einer Niederhaltekrai't auf diese, um sie in Eingriff mit dem Klinkenrad zu halten.

Eine weitere durch die Erfindung vermittelte Lehre bezieht sich auf ein einstückiges Plattenelement aus gegossenem Kunststoff, auf dem schwenkbar ein erster Satz von Druckhämmern befestigt ist, der mit einem zweiten Satz von Druckhämmern ineinandergefügt ist. Dies ergibt ein billiges Bauteil, das sich jedoch leicht montieren läßt, während die genaue maßliche Ausgewogenheit für die Druckhammer eingehalten wird. Das Plattenelement schließt auch ein einstückig ausgebildetes, kammähnliches Bauteil ein, das zum Halten und Führen der Druckhammer in der richtigen Lage dient. Die obere Oberfläche des Plattenelements ergibt eine Führungseinrichtung zur Unterstützung des Druckmediums innerhalb des Anschlagzeilendruckers. Vorteilhafterweise sind die Andruckrollen-Hebelarme auf der gleichen Achse wie ein Satz der Druckhammer schwenkbar gelagert. Infolgedessen bilden das Plattenelement, die Druckhämmer und die Andruckrollenarme eine mechanische Unterbaugruppe, die billig herzustellen ist und enge Maßtoleranzen einhält.

In der nachfolgenden Beschreibung sind Ausführungsbeispiele

der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Außenansicht eines Anschlagzeilendruckers gemäß der Erfindung, der zum Bedrucken von Papier, Karten, vorgedruckten Formblättern oder Fahrkarten vorbestimmter Größe geeignet ist,

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Fig. 2 eine perspektivische Außenansicht einer anderen Form eines Anschlagzeilendruckers gemäß der Erfindung, der zum Drucken größerer Blätter oder vorgedruckter Formblätter wechselnder Größe und Gestalt geeignet ist,

Fig. 3 ein typisches Formblatt, wie es in medizinischen Laboratorien Verwendung findet, in waagrechtem Format vorgedruckt,

Fig. 4 ein typisches Formblatt, wie es in medizinischen

Laboratorien verwendung findet, in vertikalem Format vorgedruckt,

Fig. 5 eine Seitenansicht der Formblätter der Figuren 3 und 4,

Fig. 6 eine perspektivische Innenansicht eines Anschlagzeilendruckers gemäß der Erfindung, wobei Teile weggelassen sind, insbesondere zur Veranschaulichung der Drucktrommel und der Antriebsbaugruppe für das Druckmedium,

Fig. 7 einen Längsschnitt durch den Anschlagzeilendrucker der Fig.6,

Fig. 8 einen vergrößerten Vertikalschnitt zur Veranschaulichung von Einzelheiten des Druckhammer- und Magnetspulenbetätigungsmechanismus,

Fig· 9 einen Schnitt nach der Linie 9-9 der Fig. 8 zur

Veranschaulichung der Packungsanordnung der Druck-Magnetspulen,

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Fig. IO eine teilweise Unteransicht des Anschlagzeilendruckers , wobei insbesondere das Unterteil des Plattenelements, die Rollenandrück-Magnetspulen und die Packungsanordnung der Magnetspulen relativ zu den Druckhämmern zu sehen sind,

Fig. 11 eine Draufsicht auf die Platten-Unterbaueinheit wobei insbesondere der erste und der zweite Satz von Druckhämmern zu sehen sind, die schwenkbar in kammartigen Führungen gelagert sind, die wiederum aus einem Stück mit der Platte bestehen,

Fig. 12 eine Seitenansicht von Einzelheiten des Klinkenantriebs für die Druckmedien- Antriebswalze,

Fig. 13 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, von Einzelheiten des magnetischen Reluktanzdetektors, der zur Bestimmung der Drehstellung der Drucktrommel Verwendung findet,

Fig. 14 ein vereinfachtes Gesamtschema eines Systems zur Steuerung der Druck-Magnetspulen,

Fig. 15 eine Kurvendarstellung zurWfedergabe der Beziehung zwischen der Aufschlagpressung KJDdS und dem Verhältnis der Abstände S zwischen der Hammerschwenkachse und dem Berührungspunkt des Druckmagnetspulenankers mit dem Druckhammer einerseits und der Länge R des Druckhammers andererseits,

Fig. 16 einen vereinfachten Schnitt, aus dem ersichtlich ist, wie ein besonderes Farbband im Anschlagzellendrucker zugeführt werden kann.

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Die Figuren 1 und 2 zeigen die äußere Gestalt zweier
voneinander abweichender Gehäuse 10 und 11 eines gemäß
der Erfindung gebauten Anschlagzeilendruckers. Bei beiden Ausführungen der Gehäuse ist der gesamte Mechanismus des
Druckers im Gehäuse eingeschlossen. Das Druckergehäuse 10 ist für das Drucken von Papier, Karten und vorgedruckten
Formblättern oder Fahrkarten 12 vorbestimmter Größe und
Gestalt ausgebildet, während das Druckergehäuse 11 zum
Bedrucken größerer Blätter oder vorgedruckter Formblätter wechselnder Größe und Gestalt ausgebildet ist.

Wie gezeigt ,schließt das Druckergehäuse 10 ^elne Papierschale oder Platte 13 ein, die in gegenseitigem Abstand Schultern 14 und 15 aufweist. Diese Schultern, die obere Oberfläche der Platte (auf der das Druckmedium 12 ruht) und die Unterkante der Gehäusefronttafel 16 bilden ein Fenster I7, in das das zu bedruckende Papier, die Fahrkarte usw. eingeführt wird.

Das Druckergehäuse 11 hat eine Fensteröffnung 18 von
wesentlich größerer Fläche zum Drucken großer Blätter von Papier (Umrisse strichpunktiert angedeutet). Wie gezeigt, ist eine ausgedehnte ebene Oberfläche durch die Plattenoberfläche 20 und die angrenzenden Gehäuseteile 21 und 22 gegeben. Einstellbare Führungen 23 und 24 sind vorteilhafterweise an den Gehäuseteilen 21 und 22 angebracht,
um das Ausrichten der gedruckten Daten in einheitlicher
Weise bezüglich der Seitenränder für eine große Anzahl von Druckformaten zu ermöglichen.

Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen zwei typische Arten von vorgedruckten Mehrfachkopie-Formblättern. Wie gezeigt ist das
rechtwinklige Formblatt der Fig. 3 in einem waagrechten Format vorgedruckt , während das der Fig. 4 in einem vertikalen Format vorgedruckt ist. Irgendwelche Drucke können selbstverständlich

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einbezogen werden, wobei die besonders dargestellten Formblätter typisch für solche sind, wie sie in medizinischen Laboratorien verwendet werden. Gemäß den Figuren 3 und 5 können diese Vordrucke aus Blättern 30 und 31 selbstfärbenden Papiers, aus einem dritten Blatt Kohlepapier 32 und aus einem Grundblatt 33 aus schwererem Kartonmaterial bestehen. Nur als Beispiel sei angegeben, daß solche beim Bedrucken selbstfärbenden Druckmedien durch die Firma National Cash Register Co. vertrieben werden. Es versteht sich, daß vorliegende Erfindung auf viele Arten von Vordrucken und anderen Druckmedien anwendbar ist, wobei sie Jedoch besonders nützlich dann ist, wenn die Vordrucke oder dgl. ein Blatt aus verhältnismäßig schwerem Kartonmaterial, z.B. von dem in USA mit 90 Ib. bezeichneten Material beinhalten.

Im nächsten Beschreibungsteil wird der Bereich um die Drucktrommel näher erläutert. Der mechanische Gesamtaufbau des Anschlagszeilendruckers ist in den Fig. 6 und 7 dargestellt. Die Schriftzeichen sind körperlich an der Unfangsfläche der Trommel 40 befestigt , die in geeigneten (nicht gezeigten) Lagern drehbar gelagert ist, die in Wänden 41 und 42 einer Rahmen-Unterbaugruppe aufgenommen sind. Eine an der Trommel koaxial befestigte Riemenscheibe 43 befindet sich außerhalb der Wand 42 des Rahmen-Unterbauteils und wird mittels eines biegsamen Riemens 44 durch einen Motor 45 konstanter Geschwindigkeit angetrieben, der an der Innenseite der Wand 42 des Rahmen-Unterbauteils angebracht ist.

Ein typisches Muster von Schriftzeichen ist teilweise in Fig. 6 dargestellt , wobei die Schriftzeichen als in Abständen angeordnete Reihen von Ziffern, Buchstaben, Symbolen und dgl. ausgebildet sind. Die Schriftzeichen sind normalerweise so ausgerichtet, daß sie, wie dargestellt, zum Bedrucken

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eines vertikalen Vordrucks gemäß Fig Λ geeignet sind, oder so, daß sie im rechten Winkel hierzu stehen, so daß sie zum Bedrucken waagrechter Vordrucke gemäß Fig.3 geeignet sind. In dem besonderen der Beschreibung zugrundeliegenden Ausführungsbeispiel mißt die Trommel im Durchmesser 25,7 mm und enthält 16 solcher um den Umfang der Trommel gleichabständig angeordneter Reihen, wobei Jede Reihe 19 Zeichen aufweist, die entlang der Länge der Trommel im gleichen Abstand liegen und eine typische Höhe von 3 mm und eine Breite von 2,1mm haben.

Die Drucktrommel 40 enthält ferner eine Reihe von im Abstand liegenden Vorsprüngen oder Synchronisierleisten aus magnetischem Material an einem oder an beiden Enden der Trommel, die durch einen magnetischen Reluktanzdetektor 51 abgefühlt werden, der an einer Wand 42 des Rahmen-Unterbauteils befestigt ist (am besten zu sehen in den Fig. 6 und 13) und der die Drehstellung der Drucktrommel 4o in Jedem Augenblick feststellt.

Im nächsten Abschnitt wird die Baugruppe zum Antrieb des Druckmediums beschrieben. Eine Antriebswalze 55 ist in geeigneter V/eise in (nicht gezeigten) Lagern drehbar gelagert, die in den Wänden 41 und 42 des Rahmen-Unterbauteils aufgenommen sind. Diese Walze ist vorteilhafter Weise aus einem Kunststoff, z.B. aus Delrin hergestellt und trägt zwei federnde O-Ringe 56, 57 an ihren entgegengesetzten Enden. Das Druckmedium wird gegen dieseO-Ringe mittels zweier Andruckrollen 65 und 66 geklemmt (deren Anordnung am besten anhand der in den Fig. 7, 8 , 10 und 11 dargestellten Andruckrolle 66 zu sehen ist ), so daß die Drehung der Ahtriebswalze 55 das Druckmedium zum Vorschub veranlaßt. Diese Andruckrollen 65, 66 sind Jeweils auf einem Hebel 67 bzw. 68 drehbar gelagert, von denen Jeder einen verlängerten Hebelarm hat. Jeder dieser He.bel ist wiederum an der Platte IJ

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um eine Schwenkachse 69 schwenkbar gelagert.

Wie in den Fig. 7 und 10 gezeigt, sind Rollenandrück-Magnetspulen 75 und 76 an den Wänden 41 und 42 des Rahmen-Unterbauteils befestigt, so daß ihr Anker Jeweils das Ende eines der verlängerten Hebelarme der Hebel 67 und 68 erfaßt. Die Platte enthält entsprechende öffnungen 77, 78 (Fig.11), die mit den Rollen 65 und 66 und den O-Ringen 56 und 57 auf der Antriebswalze 55 ausgerichtet sind. Diese öffnungen erlauben den Andruckrollen 65, 66 (wenn deren zugeordnete Hebelarme durch betätigte Magnetspulen 75, 76 erfaßt werden), durch die Plattenoberfläche 20 der Platte I3 hervorzutreten und in Eingriff mit dem Druckmedium zu gelangen, wobei dieses Druckmedium an die O-Ringe gedrückt wird, die von der Antriebswalze 55 getragen werden. Folglich schiebt eine Drehung der Antriebswalze 55 das Druckmedium um einen entsprechenden Abstand vor.

Sowohl Rollen 65, 66 wie auch Hebel 67, 68 sind vorteilhafterweise aus einem Kunststoff, z.B. Delrin hergestellt. Dieses Materid. ist sehr abnutzungsbeständig und verleiht zusätzlich den verlängerten Armen der Hebel 67 und 68 ein gewisses Maß an Flexibilität. Als Ergebnis hiervon werden Vordrucke und Karten wechselnder Dicke bereitwillig vom Anschlagzeilendrucker dieser Erfindung aufgenommen, da Jeder tibermäßige Weg des Ankers der Rollenandrück-Magnetspulen 75,76 durch die Biegsamkeit der Hebelarme aufgenommen wird.

Vorteilhafterweise spricht die Papierklemm- und Antriebsbaueinheit automatisch auf das Einführen von Druckmedium an. Im besonderen gezeigten Beispiel wird das Einführen eines Druckmediums in das Fenster 17 oder 18 des vorderen Gehäuseteils (wie es in Fig.l und 2 gezeigt ist), durch zwei

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Mikroschalter 8o, 81 abgefühlt (Fig. 6 und 7). Zum Mikroschalter 8o gehört ein Betätigungsarm 82, der erfaßt wird, wenn der Papiervordruck in die Druckerbaugruppe auf der Plattenoberfläche 20 eingeführt wird. Die Betätigung des Mikroschalters 8o stellt die Leistung für die Rollenandrück-Magnetspulen 75 und 76 zur Verfügung (schaltet diese jedoch noch nicht an). Zum Mikroschalter 8l gehört ein Betätigungsarm 83 , der erfaßt wird, wenn das Druckmedium ganz ind die Druckerbaugruppe eingeführt ist. Die Betätigung des Arms 83 veranlaßt, daß die Leistung den RollenandrUck-Magnetspulen 75 und 76 tatsächlich zugeführt wird. Ein geeigneter Steuerschaltkreis (der aus dem Stande der Technik gut bekannt ist und deshalb hier nicht gezeigt wird) hält diese Magnetspulen fortwährend betätigt, bis das Druckmedium durch die Antriebswalze 55 bis über den Betätigungsarm 82 hinaus bewegt worden ist, zu welcher Zeit der Mikroschalter 80 öffnet und die Leistung von den Magnetspulen 75 und 76 abschaltet.

Der Mechanismus, der der Antriebswalze 55 eine Drehbewegung erteilt, ist in Fig.12 dargestellt. Ein an der Welle der Antriebswalze 55 befestigtes Klinkenrad 90 steht mit einer Klinke 9I in Eingriff, die am Ende des Ankers 92 der Papiervorschub-Magnetspule 93 schwenkbar angebracht ist. Eine Feder 9^ ist an die Klinke 91 an einer Stelle 97 angehängt, die so gelegen ist, daß die Wirkungslinie der Federkraft sich um ein geringes oberhalb der Klinkenschwenkachse 96 befindet, so daß die einzige Feder 94 genügt, sowohl die Klinke nach Freigabe des Ankers 92 vorzuschieben, als auch eine Niederhaltekraft auf die Klinke auszuüben, um sie in Eingriff mit dem Klinkenrad 90 und einem Klinkenanschlag 95 zu halten. Jedesmal, wenn ein Stromimpuls der Vorschub-Magnetspule 93 zugeführt wird, werden die Antriebswalze

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(und irgendwelches an diese geklemmtes Papiermaterial) veranlaßt, um einen Abstand vorzurücken, der dem Abstand der Stufen auf dsm Klinkenrad 90 und dem Durchmesser der von der Antriebswalze 55 getragenen O-Ringe 56, 57 entspricht. Diese Stromimpulse werden entweder aufgrund der Handbetätigung des Fronttafel-Vorschubknopfs 96 (in Fig. 1 und 2 gezeigt) oder automatisch als Teil des Druckablaufs zugeführt.

Im nächsten Abschnitt wird die Anschlagdruckhammerbaueinheit geschrieben. Ein wichtiges Merkmal vorliegender Erfindung ist darin zu sehen, daß ein billiger, eng druckender Drucker geschaffen ist, der eine außergewöhnlich hohe Anschlagkraft erzeugt, so daß Vielfachkopien und Formblätter größeren Gewichts ohne jede Verringerung des beim Drucken wirksamen Preßdrucks gedruckt werden können. Gemäß Fig. 8, 9» 10 und 11 sind zu einem ersten Satz gehörige Druckhammer lOOa - 100 i schwenkbar am Plattenelement 13 gelagert. Wie gezeigt, sind diese Hämmer praktische rweise schwenkbar auf der gleichen Achse 69 gelagert, die auch die Andruckrollenhebel trägt. Zu einen zweiten Satz gehörige Druckhammer 101a - 101J sind zwischen die Hämmer des ersten Satzes so eingefügt, daß Hammer des ersten und des zweiten Satzes abwechselnd aufeinander-folgen. Die Hämmer des zweiten Satzes sind auf einer zweiten Schwenkachse 103 , die ebenfalls an der Platte I3 befestigt ist, schwenkbar gelagert. Die Druckhämmer sind durch voll ausgezogene Linien in den Fig. 7 und 8 in ihrer Ruhelage gezeigt, während in Fig.8 einer der Druckhämmer durch gestrichelte Linien in seiner Betätigungsstellung gezeigt ist.

Die Platte 1} enthält eine Reihe von rechtwinkligen öffnungen 104 (in der Unteransicht der Fig.11 oder der Seitenansicht im Schnitt der Fig.8 zu sehen). Jede öffnung ist

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groß genug, um den hervorstehenden Kopfabschnitt des Druckhammers aufzunehmen, so daß der Druckhammer-Kopf (wenn der Hammer nach oben geschwenkt ist) ein wenig über die Oberfläche 20 der Platte I3 vorstehen kann und dabei einen Schlag auf die Unterseite des Druckmediums ausüben kann. Als Folge hiervon wird das Druckmedium gegen das ihm gerade gegenüberstehende Schriftzeichen gedrückt, wenn der Druckhammer durch eine zugeordnete Druck-Magnetspule wie unten beschrieben betätigt wird.

Jeder der Druckhämmer wird in seiner Ruhelage durch eine besondere Blattfeder 105 gehalten. Jeder Druckhammer und seine zugeordnete Blattfeder werden von seitlichen Ablenkungen durch eine kammförmige Hammerführung in der Platte 13 abgehalten. Wie am besten in Fig. 11 zu sehen ist, nehmen diese kammförmigen Führungselemente so viele Hammer auf, wie es in jeder Reihe der Drucktrommel ho Schriftzeichen gibt. Z.B. sind der Druckhammer lOOa und die ihm zugeordnete Blattfeder 105 gleitbar zwischen den Elementen 110, 111 sowie den Elementen 112 und II3 aufgenommen. Die Platte I3 ist vorteilhafter Weise ein gegossener Kunststoffteil aus Acrylnitril-Styrolbutadien wobei diese Elemente HO - 113 aus einem Stück mit der Grundfläche der Platte I3 hergestellt sind.

Jeder Druckhammer wird für sich durch eine zugeordnete Magnetspule angetrieben. Es sind zwei Reihen 120, 121 von Druck-Magnetspulen 120a - 12Oe und 121a - 12ld für einen Satz von auf der Achse 69 schwenkbaren Druckhämmern 100a - 100 i vorhanden. Ähnlich sind für den anderen Satz von auf der Achse 103 schwenkbaren Druckhämmern lola -101J zusätzliche zwei Reihen 122 , 123 von Druck- Magnetspulen 122a - I22e und 123a - 123e vorhanden. Diese Druck-Magnetspulen sind in einem Rahmen gehalten, der aus Metallplatten 133» » 135 und 136 besteht. Die Platten sind aus magnetischem

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Material hergestellt und dienen auch als Rückschluß für den magnetischen Kreis der Druck-Magnetspulen.

Die Druck-Magnetspulen sind vorzugsweise von einfacher, billiger Bauweise, z.B. in Form von zylindrischen Kunststoffspulen, auf die unmittelbar isolierter Draht gewickelt ist. Außerdem sollte, da der durch die Magnetspule erzeugte magnetische Fluß proportional der Windungszahl ist, die Magnetspule von ausreichender Äußerer Abemessung sein, um die erforderliche Anzahl von Windungen aufzuneh-nen, mittels der die gewünschte Kraft auf den Magnetspulenstößel oder Anker ausgeübt wird. Als Vertreter einer solchen billigen Bauweise einer Magnetspule ist in Fig.8 ein Beispiel dargestellt. Es enthält eine Spulenwicklung 140, die auf eine dünne Kunststoffspule 141 gewickelt ist. Die Spule 141 enthält einen zylindrischen Durchgang, in dem der Anker 142 längsbeweglieh aufgenommen ist. Die dünne zylindrische Wand der Spulen 141 ergibt auch einen Luftspalt zwischen dem Anker 142 und der untren Platte 133 · Ein O-Ring 143 und Zwischenscheiben 144 sind an einem Ende des Ankers 142 mittels eines Halterings 145, der in einer Ringnut 146 nahe dem Ende des Ankers sitzt, gehalten. Am anderen Ende des Ankers 142 ist ein nichtmagnetischer Stößel befestigt. Dieser Stößel erstreckt sich durch eine Führungsbuchse 148 und ist lang genug, um den zugehörigen Druckhammer in einem vorbestimmten Abstand von dessen Schwenkachse zu treffen. Wenn die Wicklung 140 der Druck-Magnetspule erregt wird, wird der Anker 142 schnell in Richtung nach oben beschleunigt, bis der O-Ring 143 auf die untere Metallplatte 133 auftrifft. Der O-Ring 143 begrenzt deshalb den Weg des Ankers auf den Abstand X, mildert zweitens den Aufschlag des Ankers auf die untere Platte 133 und verhindert drittens, daß der Anker 142 auf den unteren Teil der FUhrungsbuchse 148 aufschlägt. Auf die untere Platte I33 trifft der Anker bereits vor dem Zeitpunkt auf, in dem der Kopfabschnitt des Druckhammers auf das

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Papier, die Karte , die Fahrkarte oder dgl., die auf der Oberfläche der Platte I3 aufliegt, aufschlägt. Dementsprechend bewegt sich der Hammer über einen vorbestimmten Weg allein aufgrund seiner kinetischen Energie weiter , bis er auf das Druckmedium aufschlägt.

Ein hervorragendes Merkmal vorliegender Erfindung besteht darin, daß die Packungsanordnung der Druck-Magnetspulen (die am besten in den Fig. 8-11 zu sehen ist) die Verwendung einer großen Bauform für die einzelne Magnetspule erlaubt, die eine beträchtliche Kraft auf den Anker bewirkt und trotzdem von einfacher, billiger Bauweise ist, während sie eine hohe Druckdichte gestattet. Es ist besonders zu beachten, daß, wie Fig. 8 und 9 zeigen, die einzelnen zylindrischen Druck-Magnetspulen in ihrem Durchmesser beträchtlich größer als die Abstände zwischen den Druckhämmern sind. Daraus ist ersichtlich, daß es nicht möglich wäre, Magnetspulen dieser Größe in einer einzigen Reihe anzuordnen und dabei alle im gleichen Vertikalraum unterzubringen, wenn die gleichen Abstände für die Druckhämmer eingehalten werden sollen. Die gezeigte Packungsanordnung, in der die Magnetspulen in benachbarten, gegenseitig versetzten Reihen angeordnet sind, ist aufgrund der Erkenntnis möglich, daß eine gleichförmige Druckdichte durch Verwendung gleich ausgebildeter Magnetspulen und gleicher Antriebsströme erzielbar ist, obwohl die Magnetspulen die zugeordneten Druckhämmer in unterschiedlichen Abständen von deren Schwenkachsen treffen. Wie in Fig.8 gezeigt, berührt die Magnetspulenreihe 121 die zugeordneten Druckhammer in einem Abstand S, von der Schwenkachse 69, während die Reihe 120 die ihr zugeordneten Druckhämmer in einem Abstand S« von der Schwenkachse 69 trifft. Die Magnetspule 121c z.B. berührt den Druckhammer 100 f im Berührungspunkt I50, während die unmittelbar benachbarten Druckhämmer lOOe und lOOg an den Berührungspunkten I5I bzw.

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152 getroffen werden, die sich weiter entfernt von der Schwenkachse 69 befinden.

Aufgrund der mathematischen Gleichungen, die die dynamische Wirkungsweise der Druck-Magnetspule und des Druckhammers beschreiben, kann gezeigt werden, daß

Jf)CRT ■ w₂ (p) (r) ^λ wobei

F β Kraft der Magnetspule

X = Weg des Ankers (siehe Fig.8) D = Zusammendrückende Kraft auf das Druckmedium 6 = Weg der Zusammendrückung des Druckmediums

W₁ = Gewicht des Ankers 142 mit Stößel Wp =» Gewicht des Druckhammers

ρ - Drehradius der Druckhammermasse um die Schwenkachse R = Abstand zwischen Schwenkachse des Druckhammers und Aufschlagstelle auf die Drucktrommel (siehe Fig.8) S = Abstand zwischen Schwenkachse des Druckhammers und Berührungsstelle mit dem Ankerstößel (siehe Fig.8).

Unter Bezugnahme auf die oben angegebene Gleichung ist ersichtlich, daß die Druckdichte (definiert durch das Integral k/d aS) für unterschiedliche Werte des Abstands Ρ· konstant gehalten werden kann, wenn der Weg X dementsprechend eingestellt wird. Die verbleibenden Größen der Gleichung, nämlich F, W, W₂, f _$ R sind Konstante in einem gegebenen System.

Die in oben angegebener GlejSiung enthaltene Information ist in Fig. 15 graphisch dargestellt, in der die Aufsdiagenergie gegen das Verhältnis von S/R aufgetragen ist. Es

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ist ersichtlich, daß bei zwei bestimmten Werten von S/R gleiche Aufschlagenergien freiwerden.

Wie aus Fig.8 ersichtlich, besteht eine einfache, Jedoch sehr wirksame Maßnahme zur Einhaltung unterschiedlicher Wege X₁ und Xp für die Anker der in gegenseitigem Abstand angeordneten Reihen 121, 123 und 120, 122 der Druck-Magnetspulen darin, daß die Grundplatte I55 eine erste Stufe 156 aufweist, auf der die Anker der Druck-Magnetspulen 123a - I23e ruhen, eine zweite Stufe 157» auf der die Anker der Magnet-Spule 120a-120e und 122a - 122e ruhen, sowie eine dritte Stiufe I58, auf der die Anker der Druck-Magnetspulen 121a - 12ld ruhen. Die Stufen I56 und I58 liegen in einer gemeinsamen Ebene in einem Abstand & oberhalb der Ebene der Stufe 157» wodurch sichergestellt ist, daß die Anker der Magnet-Spulen-Reihen 120 und 122 bei ihrer Erregung einen Weg X₂ zurücklegen, während die Anker der Magnet-Spulen-Reihen 121 und 123 einen geringeren Weg X₁ zurücklegen, wie er entweder empirisch oder mathematisch aus der oben angegebenen Gleichung oder aus einer Kurve gemäß Fig. 15 bestimmt ist,um gleiche Druckdichten von den Druck-Magnet-Spulen zu erhalten, die unter unterschiedlichen Abständen von den Hammer-Schwenkachsen angeordnet sind.

Nachfolgend wird die Arbeitsweise des gesamten Systems beschrieben. Ein schematisches Blockdiagramm des Systems mit den Hauptbestandteilen zur Steuerung der Druck-Magnetspulen ist in Fig.14 dargestellt.Der Positionszähler I60 spricht auf Impulse an, die durch den Detektor 5I erzeugt werden, und liefert ein digitales Signal auf einer Leitung 161 an einen Datenvergleicher 162. Die zu druckenden Daten werden von einer Tastatur , einem Digitalrechner, einem Speicher oder dgl. zur Verfügung gestellt und dem Datenvergleicher über ebensoviele Eingabeleitungen 163a , 163b, 163c, 163d und I63 η eingegeben, wie es Schriftzeichen 39 gibt (Fig.6).

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Jede der Druck-Magnetspulen 120a , 120b, 120c und 12Od, die in dieser Fig. aus übersichtlichkeitsgründen allein dargestellt sind, wird durch den Datenvergleicher 162 betrieben. Ein logischer Steuerschaltkreis I67 ist an den Datenvergleicher und den Positionszfihler angeschlossen. Die Lage der Drucktrommel 40 wird mit den Eingabedaten im Datenvergleicher 162 verglichen, der Treiberströme an die Druck-Magnetspulen eine ausreichende Zeit im voraus abgibt, so daß die Druckhammer auf das Druckmedium in zeltlicher Übereinstimmung mit der richtigen Schriftzeichenlage auftreffen. Die Druckfolge kann automatisch durch eine Hauptsteuertastatur, einen Rechner oder dgl.(nicht gezeigt) oder durch Handbetätigung des "Drucken"-Druckknopfes 168 in Gang gesetzt werden, der in den Fig.l und 2 gezeigt ist.

In Fig. 15 ist noch dargestellt, wie eine Farbbandzuführung praktischerweise in die Konstruktion einbezogen werden kann, falls dies erwünscht ist, um Formblätter oder andere Druckmedien zu bedrucken, die nicht selbstfärbend sind. Das Farbband I70 ist auf einer Spule I7I aufgewickelt, die in (nicht, gezeigten) Lagern in den Wänden 41 und 42 des Rahraen-Unterbauteils gelagert ist. Das Farbband I70 ist über Walzen' 172, um die Drucktrommel 40 und über eine Walze I74 zu einer Aufwickelspule 175 geführt.

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So-Lee rs e i te

Claims

PATENTANWÄLTE

HELMUT SCHROETER KLAUG LEHMANN

DIPL.-PHYS. DIPL.-INC.

ANADEX INSTRUMENTS,!^. kn-ai-10

27K691

Patentansprüche

f l.\ Anschlagzeilendrucker mit einer Mehrzahl von Druck- ^-' hämmern, deren Jeder um eine Achse schwenkbar ist und einen Kopfabschnitt hat, der von der Achse in einem Abstand liegt und dazu bestimmt ist,gegen ein Druckmedium zu schlagen, und einer Mehrzahl von Magnetspulen zur Bewegung der Druckhämmer , daß deren Aufschlag das Druckmedium gegen eine sich bewegende Schriftzeichenfläche schlägt, gekennzeichnet durch

einen ersten Satz von Druckhammerbetatigungs-Magnetspulen (121) zum Erfassen eines ersten Satzes von Druckhämmern (lOOb, lOOd, lOOf und lOOh) in einem vorbestimmten Abstand S, von deren Schwenkachse (69),

einen zweiten Satz von Druckhammerbetätigungs-Magnetspulen (120) zum Erfassen eines zweiten Satzes von Druckhämmern (lOOa, lOOc, lOOe, lOOg) in einem ebenfalls vorbestimmten, jedoch größeren Abstand Sp von der Schwenkachse (69)»

Mittel (143, 158) zur Begrenzung der Bewegung der Anker des ersten Satzes von Magnetspulen (121) auf ihrem in Berührung mit einem Hammer zurückgelegten Weg auf eine Strecke X₁, wobei nach Beendigung der Bewegung des Ankers der zugeordnete Hammer zur Weiterbewegung allein aufgrund seiner kinetischen Energie in der lage ist, um auf das Druckmedium aufzuschlagen,

Mittel(I55, 133) zur Begrenzung der Bewegung der Anker des zweiten Satzes von Magnetspulen (120) auf ihrem in

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Berührung mit einem Hammer zurückgelegten Weg auf eine Strecke Xp , wobei nach Beendigung der Bewegung des Ankers der zugeordnete Hammer zur Weiterbewegung allein aufgrund seiner kinetischen Energie in der Lage ist, um auf das Druckmedium aufzuschlagen,

eine Bemessung der Abstände (S, , Sp, X,, Xp)so, daß im wesentlichen gleichwirkende Aufschlagdruckkräfte gegen die sich bewegende Schriftzeichenfläche hervorgerufen werden.
2. Anschlagzeilendrucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Druckhammerbetatigungs-Magnetspulen im wesentlichen untereinander gleich ausgebildet und im gleichen Vertikalraum dicht gepackt sind.
3. Drucker nach einem der Ansprüche 1 ο d e r 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Drudehammerbetätigungs-Magnetspulen in einer ersten und einer zweiten Reihe angeordnet sind, die einander parallel und benachbart liegen, Jedoch zueinander versetzt sind.
4. Drucker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Magnetspulen eine zylindrische Form haben und von einem Durchmesser sind, der größer ist, als die Abstände zwischen den Druckhämmern.
5· Drucker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Weg Xp gegenüber dem Weg X₁ um ein vorbestimmtes Maß Δ größer ist.

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6. Drucker nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß das vorbestimmte Maß durch eine gestufte Platte (156, 157, 158) verwirklicht ist, auf der die Magnetspulen-Betätigungsglieder in ihrer Ruhelage anliegen, wobei die Betätigungsglieder der Reihe (12OJt die zum Erfassen der Druckhämmer in einem Abstand S_? von der Druckhammer-Schwenkachse ausgebildet sind, auf einer Stufe (157) ruhen, die um das Maß Δ niedriger liegt als die Stufe (I58), an der in ihrer Ruhelage die Magnetspulen-Betätigungsglieder der Reihe (121) anliegen, die zum Erfassen der Druckhämmer in einem Abstand S, von der Druckhammer-Schwenkachse ausgebildet sind.
7· Drucker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Maße S., S₃, X₁, x_ folgender Formel entsprechen:

jDdf ^β wj Φ (r> ⁺ *

in der

F = Kraft der Magnetspule

X = Weg des Ankers

D = Zusammendrückende Kraft auf das Druckmedium

£ = Weg der Zusammendrückung des Druckmediums W₁ β Gewicht des Ankers
Wp a Gewicht des Druckhammers

ρ = Drehradius der Druckhammermasse um die Schwenkachse

R = Abstand zwischen Schwenkachse des Druckhammers und Aufschlagstelle auf die Drucktrommel

S = Abstand zwischen Schwenkachse des Druckhammers und Berührungsstelle mit dem Anker.

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2 7 1 Λ R 9 1
8. Drucker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß eine Platten-Unterbaugruppe aus einem in einem Stück gegossenen Kunststoff-Plattenelement (13) mit einer Reihe von kammartigen FUhrungselementen (110 - 113) für die Druckhämmer besteht, wobei die Druckhämmer innerhalb dieser Führungselemente um eine auf dem Plattenelement angeordnete Schwenkachse schwenkbar sind, das Plattenelement eine das Druckmedium abstützende Oberfläche (20) aufweist und Öffnungen (104) im Plattenelement groß genug ausgebildet sind, um die Köpfe der Druckhämmer aufzunehmen.
9· Drucker nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Satz von Druckhämmern (100) um eine erste Achse (69) auf dem Plattenelement schwenkbar ist und daß der zweite Satz von zwischen die ersten Druckhämmer eingreifenden Druckhämmern(1Ol) um eine zweite Achse (103) auf dem Plattenelement schwenkbar ist, und daß die kammartigen Führungselemente sich beiderseits der Öffnungen zum Führen der beiden Sätze von Druckhämmern erstrecken.
10. Drucker nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet , daß eine Einrichtung zum Antrieb des Druckmediums (12) aus einer Antriebswalze (55) und aus Mitteln (65, 66) zum Andrücken des Druckmediums gegen die Antriebswalze besteht, wobei die Mittel zum Andrücken eine Andruckrolle (65) enthalten, die auf einem Hebel (67) drehbar gelagert ist, und dieser Hebel schwenkbar um die gleiche Achse (69) ist, die auch die Druckhammer-Schwenkachse ist.
11. Drucker nach einem der Ansprüche 8 -10, dadurch g e k β η η zeichnet , daß durch Erregung einer der Betätigungs-Magnetspulen der zugeordnete Hammerkopf durch eine der

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genannten öffnungen in dem genannten, aus einem Stück bestehenden Kunststoff-Plattenelement treibbar ist, um das auf der Plattenoberfläche liegende Druckmedium gegen eine der sich bewegenden Schriftzeichenflächen zu drücken.
12. Drucker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zum Antrieb des Druckmediums (12) relativ zu den sich bewegenden Schriftzeichenflächen aus einer Antriebswalze (55) und Mitteln (65, 66) zum Andrücken des Druckmediums gegen die Antriebswalze besteht, wobei die Mittel zum Andrücken eine Andruckrolle (65) enthalten, die drehbar auf einem schwenkbaren Hebel (67, 68) gelagert ist, der auf der der Rolle gegenüberliegenden Seite der Schwenkachse einen verlängerten Hebelarm aufweist, der durch Betätigungsmittel (76, 75) erfaßbar ist und ein solches Ausmaß an Flexibilität aufweist, daß Druckmedium wechselnder Stärke durch Ablenkung des Hebelarms aufnehmbar ist.
13. Drucker nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, tiaß die Antriebswalze einen federnden O-Ring (57, 56) trägt, der der zugeordneten Andruckrolle (65, 66) gegenübersteht, so daß das Druckmedium zwischen den federnden O-Ring und die entsprechende Andruckrolle geklemmt wird.

Ik. Drucker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zum Antrieb des Druckmediums aus einer Walze (55), einem an der Walze angebrachten Klinkenrad (90), einer zum Eingriff mit dem Klinkenrad ausgebildeten und schwenkbar mit einem auslösbaren Betätigungsglied (92) verbundenen Klinke (9) und einer einzelnen Feder (94) besteht, die

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an der Klinke mit einer geringfügig oberhalb deren Schwenkachse liegenden Kraftwirkungslinie angreift, so daß diese einzelne Feder genügt, sowohl die Klinke nach Auslösung des Betätigungsglieds vorzuschieben als auch eine Niederhaltekraft auf die Klinke zur Erhaltung des Eingriffs mit dem Klinkenrad auszuüben.

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