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Die Erfindung betrifft einen Stösselmechanismus für einen
verbesserten Zeichenanschlagdrucker. Die Erfindung befaßt sich
insbesondere mit einem Stösselmechanismus in einem
Anschlagdrukker zum Liefern einer Druckkraft, um ein Zeichenelement gegen
eine Druckwalze mittels einer Druckspitze zu bewegen, die
normalerweise von der Fläche der Druckwalze um einen Halsabstand
beabstandet und in Richtung auf die Druckwalze und von dieser
weg bewegbar ist, wobei das Zeichenelement und die Druckspitze
auf einem Schlitten gehalten sind, der auf dem Drucker zur
wechselseitigen Bewegung in einer im wesentlichen parallel zu
der Achse der Druckwalze verlaufenden Bahn angeordnet ist, mit
einer schwenkbaren Bügelstange, die eine Drehachse hat, die im
wesentlichen parallel zu der Achse der Druckwalze verläuft und
die zwangsläufig auf eine begrenzte Winkelbewegung in Richtung
der Druckwalze und von dieser weg begrenzt ist, einen
Zeichenantrieb, der mit der Bügelstange verbunden ist, um dieser die
Schwenkbewegung zu verleihen, einer Druckstange, um die
Druckspitze mit der Bügelstange zu verbinden, um den Halsabstand zu
schließen und eine Andruckkraft auf die Druckwalze auszuüben,
wenn die Bügelstange in Richtung der Druckwalze bewegt wird. Der
Anschlagdrucker, in dem der vorliegende Mechanismus verwendet
wird, ist so konstruiert, daß das Anschlaggeräusch erheblich
reduziert ist, das während des Druckvorgangs entsteht.
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Das Büro ist über lange Jahre eine Streß-erzeugende Umgebung,
und zwar teilweise wegen einer großen Anzahl von Lärmerzeugern
wie Schreibmaschinen, Hochgeschwindigkeitsanschlagdruckern,
Papiervernichter und anderer Büromaschinen. Wenn mehrerer
solcher
Geräte zusammen in einem einzigen Raum angeordnet sind,
kann die angesammelte Lärmabgabe sogar die Gesundheit und das
Wohlbefinden der anwesenden Personen beeinträchtigen. Die
Situation ist bekannt, und Regierungskörperschaften haben sich ihrer
angenommen und Standards für maximal akzeptable Lärmpegel in
Büros festgesetzt. Die Technik hat Versuche unternommen, die
Lärmabgabe zu reduzieren. Einige dieser Methoden betreffen das
Einschließen von Anschlagdruckern in geräuschdämpfende Gehäuse,
die Konstruktion von Anschlagdruckern, bei denen das
Anschlaggeräusch reduziert ist, und es sind leisere Drucker auf der
Basis von Nicht-Anschlagtechnologie wie Tintenstrahl und
Wärmeübertragung entwickelt worden.
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Lärmmessungen werden häufig als dBA-Werte erfaßt. Die "A"-Skala,
durch die die Geräuschwerte identifiziert sind, stellen die von
Menschen wahrgenommenen Lautstärkepegel im Gegensatz zu den
absoluten Werten der Geräuschintensität dar. Wenn die
Schallenergie in dB (oder dBA)-Einheiten angegeben wird, sollte
bedacht werden, daß die Skala logarithmisch ist, und daß eine
10dB-Differenz einen Faktor von 10 bedeutet, eine 20
dB-Differenz einen Faktor von 100 und 30 dB einen Faktor von 1000 usw.
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Typischerweise erzeugt ein Anschlagdrucker ein Anschlaggeräusch
in der Größenordnung von 65 bis gerade über 80 dBA, was als
eindringlich zu betrachten ist. Wenn das Geräusch auf die Höhe
von 50s dBA reduziert ist, wird das Geräusch als unerwünscht
oder lästig empfunden. Es wäre im höchsten Maße wünschenswert,
das Anschlaggeräusch auf einen dBA-Wert in der Nähe von 50 dBA
zu reduzieren. Beispielsweise erzeugen die IBM-Selectric boil
unit Schreibmaschinen etwa 78 dBA, während die Xerox
Memorywriter Schreibmaschinen etwa 68 dBA erzeugen. Die Schreibmaschine
der vorliegenden Erfindung wurde typischerweise etwas unterhalb
von 52 dBA gemessen. Dies stellt eine enorme Verbesserung in der
Größenordnung von 100 x weniger Lärm als in den heutigen Büros
dar, einen bemerkenswerten Fortschritt zu einer weniger
stressigen Büroumgebung.
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Obwohl der Druckanschlag, der entsteht, wenn der Hammer
anschlägt und das Typenzeichenglied gegen das Band, das Druckblatt
und die Druckwalze mit ausreichender Kraft bewegt, um Tinte von
dem Band freizugeben, die Hauptquelle des Lärms in der
Schreibmaschine ist, sind auch andere Lärmquellen vorhanden. Bei den
gegenwärtig verfügbaren Schreibmaschinen überschattet der
Anschlaglärm die anderen Geräusche. Wenn jedoch der Anschlaglärm
erheblich reduziert ist, sind die anderen Geräusche nicht länger
Randerscheinungen. Somit erfordert die Konstruktion eines
wirklich leisen Druckers, daß alle anderen Geräuschquellen reduziert
werden, wie diejenigen der Schlittenbewegung, der
Zeichenauswahl, der Bandanhebung und Vorrückung, wie auch diejenige von
Kupplungen, Solenoiden, Motoren und Schaltern.
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Bei herkömmlichen ballistischen Hammeranschlagdruckern wird eine
Hammermasse von etwa 2,5 g ballistisch von einem
Solenoid-betätigten Klöppel in Richtung der
Band/Papier/Druckwalzen-Kombination bewegt. Wenn der Hammer gegen die Rückseite des
Zeichenglieds schlägt, wird dieses gegen die Band/Papier/Druckwalzen-
Kombination bewegt und verformt die Druckwalze, die nach
Absorbieren der Hammeranschlagenergie in ihre normale Form
zrückkehren will, wodurch der Hammer zurück in die Ausgangsposition
bewegt wird, wo er anhalten muß, üblicherweise durch einen
weiteren Anschlag. Diese Folge von Anschlägen ist die
Hauptquelle des lästigen Lärms. Wenn man nur den
Druckwalzenverformungsanschlagteil der Hammerbewegung betrachtet, liegt die gesamte
Verweilzeit typischerweise in der Nähe von 100 us. Bei einer
Druckgeschwindigkeit von 30 Zeichen pro Sekunden liegt die
zwischen den Zeichenanschlägen verfügbare Durchschnittszeit etwa
bei 30 ms. Die Anschlaglärmreduzierung, die durch den
Druckmechanismus der vorliegenden Schreibmaschine erreicht wird, ist
durch signifikante Dehnung der Anschlagverweilzeit auf einen
wesentlich größeren Teil des Druckzyklus ermöglicht, als dies
typischerweise bei herkömmlichen Druckern der Fall ist. Wenn
beispielsweise die Verweilzeit von 100 us auf 6 bis 10 ms
gedehnt wird, würde dies einen 60-100fachen Zuwachs oder Dehnung
in der Pulsbreite gegenüber dem herkömmlichen Zustand
bedeuteten. Durch Ausdehnung der Verformung der Druckwalze über eine
längere Zeitspanne kann eine erhebliche Reduzierung der
Lärmabgabe erreicht werden.
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Das allgemein angestrebte Konzept der vorliegenden
Schreibmaschine, d.h. die Reduktion des Anschlaggeräuschs durch Dehnung
des Verformungsimpulses, ist seit vielen Dekaden erkannt.
Bereits 1918 wurde in der US-A-1,261,751 (Anderson) erkannt, daß
ein leiserer Betrieb der Druckfunktion einer Schreibmaschine
durch erhöhen der "Zeit, die tatsächlich verwendet wird, um den
Eindruck zu machen" vergrößert wird. Eine Schreibmaschine der
Stangenart, die nach den in diesem Patent beschriebenen
Prinzipien arbeitet, war zu dieser Zeit kommerziell erhältlich.
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Der leise Anschlagdruckmechanismus, der die vorliegende
Erfindung enthält, ist mit der Theorie des Betriebs in den folgenden
Patenten erläutert, deren Offenbarung durch Bezugnahme hier voll
eingeschlossen wird. Die US-A-4,668,112 (Gabor et al) mit dem
Titel "Leiser Anschlagdrucker" betrifft die Art und Weise, in
der die Anschlagkraft in einem Drucker dieser Art gesteuert
wird; die US-A-4,673,305 (Crystal), mit dem Titel "Typenrad zur
Verwendung in einem Zeichendrucker" betrifft ein Typenrad, das
für einen leisen Betrieb modifiziert ist, wenn es mit einem
Ausrichtungsteil verwendet wird; die US-A-4,678,355 (Gabor et
al) mit dem Titel Druckspitzenkontaktsensor für leisen
Kompaktdrucker" betrifft ein Anschlagelement mit einem Sensor
daran, um den Beginn des Anschlags zu signalisieren; die US-A-
4,681,469 (Gabor) mit dem Titel "Leiser Anschlagdrucker"
betrifft die hohen Massen, verlängerte Kontaktperiodenparameter
eines Druckers dieser Art; die US-A-4,686,900 (Crystal et al)
mit dem Titel "Anschlagdrucker mit Anwendung einer schrägen
Druckkraft" betrifft ein eine Scherkraft einleitendes
Anschlagelement; und die US-A-4,737,043 (Gabor et al) mit dem Titel
"Anschlagmechanismus für leisen Anschlagdrucker" betrifft den
Einzeichenantrieb und Hochmassendruckspitzenantreiber,
einschließlich einer Art der Druckstange, die Gegenstand der
vorliegenden Erfindung ist
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Es ist eine Hauptaufgabe der Erfindung, ein
Kraftübertragungselement anzugeben, das es ermöglicht, daß ein
Kraftaufbringungselement extrem nahe der Druckwalze gehalten wird, in einer
Kraftaufbringungszone, während des normalen Betriebs des
Drukkers, und welches es ermöglicht, daß das
Kraftaufbringungselement aus der Kraftaufbringungszone zurückgezogen wird, um den
Zugang zu einem Zeichenelement freizugeben.
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Die Erfindung betrifft demnach einen Anschlagmechanismus der
Art, der in dem ersten Absatz hiervon spezifiziert und durch
eine Entkopplungseinrichtung gekennzeichnet ist, die mit der
Druckstange verbunden ist, um diese von der Bügelstange
abzukoppeln und wieder mit dieser zu koppeln.
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Somit sieht die Erfindung ein Kraftübertragungselement oder eine
Druckstange zum Verbinden einer Einzeichenantriebseinrichtung
mit einer Anschlageinrichtung und einen Mechanismus zum
Entkoppeln der Druckstange von der Einzeichenantriebseinrichtung vor,
um es zu ermöglichen, daß die Bedienungsperson die
Anschlageinrichtung von der Druckwalze weg in einen größeren Abstand als
den Halsabstand zieht, um Zugang zu dem Typenrad zum Entfernen
und Ersetzen zu erhalten.
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Andere Gegenstände und weitere Merkmale und Vorteile dieser
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden spezielleren
Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen.
Dabei zeigen:
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Fig. 1 eine partielle perspektivische Ansicht der relevanten
Merkmale eines leisen Anschlagdruckers, in den die
vorliegende Erfindung eingeschlossen sein kann;
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Fig. 2 eine Seitenansicht, die die Druckstange in ihrer
normalen Arbeitsposition zeigt;
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Fig. 3 eine Seitenansicht ähnlich Fig. 2, die das
Entkopplungselement zeigt, welches die Druckstange
vollständig zurückzieht, und
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Fig. 4 eine partielle Seitenansicht, die die Wirkung des
Entkopplungselementes zeigt.
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Ausgeprägte Merkmale des leisen Anschlagdruckers, in denen sich
die vorliegende Erfindung darstellt, sind in Figur 1 gezeigt.
Diese enthalten eine Druckwalze 10, die auf geeignete Weise an
dem Rahmen drehbar befestigt ist, um eine
Bildaufnahmeeinrichtung vorzurücken oder zurückzuziehen, auf die Zeichen gedruckt
werden sollen. Ein Schlittenhalteträger 12 mit Stangenschienen
14 überspannt den Drucker von Seite zu Seite unterhalb und
parallel zu der Druckwalze zum starren und glatten Führen eines
Schlittens (nicht dargestellt), der sich quer zu der Druckwalze
bewegt. Ein hufeisenförmiges Zwischenteil 16 ist an dem
Schlitten zur Querbewegung mit diesem befestigt. Dieses ist zur
Schwenkbewegung um eine Schwenkachse 17 angeordnet und trägt an
seiner Spitze eine Druckspitze 18. Ein Typenradmotor 20, an
dessen Welle 21 ein Typenrad 22 befestigt werden kann, ist
ebenfalls an dem Schlitten angebracht, ebenso wie ein
Schwenkrahmen 24, der zur Schwenkbewegung um eine Schwenkachse 25
befestigt ist, um automatisch die Halseinstellung zwischen der
Druckspitze 18 und der Druckwalze entsprechend der Dicke des
Bildaufnehmers einzustellen, je nachdem ob dies ein einzelnes
Blatt Papier, ein Kartenvorrat oder ein mehrteiliges Formular
ist.
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Eine schwenkbare Bügelstange 26, die sich im wesentlichen
parallel zur Achse der Druckwalze erstreckt und eine Drehachse
hat, ist auf eine begrenzte Winkelbewegung in Richtung der
Druckwalze und von dieser weg durch einen Einzeichenantrieb 27
beschränkt, der mit der Bügelstange verbunden ist, um dieser
diese Schwenkbewegung zu verleihen. Der Einzeichenantrieb kann
ein wechselseitiger Linearmotor, ein Drehmotor oder jeder
geeignete andere Antrieb sein. Wenn die Bügelstange hin- und
hergeschwenkt wird, bewegt ein Wulst oder eine Schiene 28 darauf
eine Druckstange 30 in Richtung der Druckwalze und von dieser
weg. Die Druckstange, die in Fig. 1 dargestellt ist, ist eine
Gattungsform dieses Elementes, welches starr und
nicht-zusammenklappbar ist. Ein Ende 32 der Druckstange sitzt auf der
Schiene 28 über zwei Greifrollen 34 und 36, die an der
Druckstange über eine obere Platte 38 und eine untere Platte 40
befestigt sind. Die untere Platte hält die Rolle 36 fest,
während die obere Platte beide Rollen lagert. Wenigstens das äußere
Ende der oberen Platte 38 kann ausreichend flexibel sein, so daß
die Rolle 34 auf die Schiene 28 in einen eingreifenden Sitz
aufschnappen kann. Ein Wulst 41 an dem anderen Ende der
Druckstange ist in Anlage an einen Sitz an der Rückwand der
Druckspitze 18 durch Zugfedern 44 gespannt, die sich zwischen Stiften
46 an der Druckstange und geeigneten Ankern an dem Zwischenteil
16 erstrecken. Somit wird die Antriebskraft des
Einzeichenantriebs 27 durch die Bügelstange 26 verstärkt und auf die
Druckspitze 18 über die Druckstange übertragen, die um den Wulst 41
schwenken kann, so daß sie der gekrümmten Bahn folgen kann, die
das Zwischenteil 16 vorschreibt.
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In den Figuren 2 bis 4 ist die Druckstange 30 der vorliegenden
Erfindung gezeigt, die von ihrem Antrieb durch die
Bedienungsperson entkoppelt werden kann, um den Hals zwischen der
Druckspitze 18 und der Druckwalze 10 zu öffnen und den Zugang zu dem
Typenrad 22 zu ermöglichen. Es wird darauf hingewiesen, daß beim
öffnen des Halses der Schwenkrahmen 24 ebenfalls von der
Druckwalze
weg zurückgezogen und die Typenradnabe 48 aus der
Einfangung zwischen dem Antriebsring 50 und dem Halteknopf 52
freigegeben wird. Das Kraftaufnahmeende 32 der Druckstange trägt
die Einfangrollen 34 und 36 in einer etwas anderen Anordnung,
als dies in Figur 1 dargestellt ist, d.h. die Haltekonstruktion
für die Rolle 36 ist verstärkt, wie dies durch die Anforderungen
der Entkopplung erforderlich ist, was noch deutlich wird.
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Ein Entkopplungshebel 54 sitzt auf der Druckstange mit einem
Paar Hebelarmen 56, die drehbar auf Stummelwellen 58 befestigt
sind, die an dem Schlitten (nicht dargestellt) befestigt sind.
Jeder Hebelarm hat eine U-förmige Nockenaussparung 60, die einen
Nockenfolgerstift 62 umschließt, der von der Seitenwand der
Druckstange vorsteht. Ein Handgriff 64 ermöglicht es der
Bedienungsperson, den Hebel zur Entkopplung der Druckstange von der
Bügelstange 36 und zum erneuten Koppeln mit dieser mittels der
Nockenfläche 66 und 68 zu betätigen. In der in Figur 2 gezeigten
neutralen Position sind die Hebelarme 56 von Anschlagteilen 70
an dem Schlitten gehalten. Diese Teile positionieren den
Entkopplungshebel 56 so, daß der Nockenfolgerstift 62 frei
innerhalb der Nockenaussparung 60 beweglich ist, ohne die Hebelarme
56 zu berühren, wenn die Bügel stange hin- und hergeschwenkt
wird, um die Druckstange zum Erzeugen von Anschlagkräften auf
die Druckwalze 10 über die Druckspitze 18 hin- und
herzuschwingen.
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Wenn die Bedienungsperson ein Typenrad durch ein anderes
ersetzen will, werden folgende Schritte ausgeführt: zuerst wird der
Bandschlitten (nicht dargestellt), der normalerweise über der
Druckstange liegt, entfernt, um den Zugang zu dem
Entkopplungshebel 54 zu ermöglichen. Als nächstes wird der Handgriff 64 nach
oben gezogen, um die Drehwellen 58, und in Richtung der
Bügelstange 26, wodurch die Nockenflächen 66 anfänglich in Kontakt
mit den Nockenfolgerstiften 62 gebracht werden, woraufhin sie
angehoben werden, wodurch die Druckstange angehoben wird und um
den Wulst 61 schwenkt, während sie gegen die Druckspitze 18
drückt. Das weitere Anheben des Handgriffs hebt die Rollen 34
und 36 von der Schiene 28 ab, und das Ziehen des Handgriffs
zieht die angehobene Druckstange über die Bügelstange, wie Fig.
3 zeigt. Gleichzeitig werden das Zwischenteil 16 und die
Druckspitze 18 von der Druckwalze weg gezogen.
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Wenn das Zwischenteil bewegt wird, berührt ein Knie 72 daran
eine Lagerfläche 74 an dem Schwenkrahmen 24 und zieht diesen
ebenfalls von der Druckwalze weg. Ein Federarm 76, an dem der
Halteknopf 52 befestigt ist, ist normalerweise in Richtung des
Schwenkrahmens und des Typenradantriebrings vorgespannt. Ein
Halteteil (nicht dargestellt) verhindert, daß der Federarm dem
Schwenkrahmen folgt, wenn der Schwenkrahmen von dem Zwischenteil
16 bewegt wird, um die Typenradantriebsverbindung zu öffnen, die
zwischen dem Antriebsring 50 und dem Halteknopf 52 besteht. Der
Handgriff wird zurückgezogen, bis die Lagerfläche 74 in die
Klinkenaussparung 78 an dem Zwischenteil fällt, wodurch eine
Verriegelung zwischen diesen zwei Bauteilen entsteht und die
Druckstange in der zurückgezogenen Position gemäß Fig. 3
gehalten wird. Dies ermöglicht es der Bedienungsperson den Handgriff
freizugeben und das Typenrad zu handhaben. Alternativ kann die
Verriegelungswirkung entfallen, und die Bedienungsperson kann
den Handgriff mit einer Hand halten, während sie das Typenrad
entfernt und durch ein anderes ersetzt.
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Wenn das Ersetzen des Typenrades durchgeführt ist, wird der
Handgriff 64 nach vorne gedrückt, d.h. im Gegenuhrzeigersinn um
die Drehwellen 58 gedreht. Wenn die Nockenflächen 68 die
Nockenfolgerstifte 62 berühren, beginnt die Druckstange, sich in
Richtung der Druckwalze zurück zu bewegen, sowie die
Verriegelungswirkung der Lagerfläche 74 in der Verriegelungsaussparung
78 überwunden ist. Nachdem anfänglich die Druckstange in
Richtung der Druckwalze bewegt ist, beginnen die Nockenflächen 68
damit, die Druckstange nach unten zu bewegen, bis die Rollen 34
und 36 zurück auf die Schiene 28 aufschnappen. Schließlich kann
der Bandschlitten ersetzt werden, und der Drucker ist wieder
betriebsbereit.
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Es wird darauf hingewiesen, daß die vorliegende Offenbarung nur
anhand eines Beispiels erfolgt, und daß zahlreiche Änderungen
von Einzelheiten der Konstruktion und der Kombination und
Anordnung von Bauteilen erfolgen können, ohne daß der
Erfindungsgedanke verlassen wird.