DE2159611A1 - Schnellseriendrucker - Google Patents

Description

Dipl.-Ing. Heinz Bardehle

Patentanwalt
8000 München 26, Postfach 4

Mein Zeichen: P 1311

Anmelder: Honeywell Information Systems Ine, 200 Smith Street,'
Waltham/Mass., V₀ St. A.

Schnellseriendrucker

Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen bei Schnelldruckern und insbesondere bei der in Seriendruckern verwendeten drehbaren und axial verschiebbaren Typendruckkopf anordnung .

Das Seriendruckerkonzept kann als relativ einfaches Konzept "angegeben werden, gemäß dem die Dreh- und Axialverschiebung eines Druckkopfes erfolgt, um ein bestimmtes Zeichen auf der Druckkopffläche in eine entsprechende Stellung zu bringen. Die Druckkopffläche enthält eine Anzahl von Bändern, deren jedes selbst eine Anzahl von unterschiedlichen Zeichen enthält. Um ein bestimmtes Zeichen in eine entsprechende Stellung zu bringen, muß der Druckkopf zu dem betreffenden Band bewegt werden, und anschließend muß eine Drehung zu dem betreffenden Zeichen innerhalb des ausgewählten Bandes erfolgen. Das Drucken des entsprechend eingestellten Zeichens wird dann dadurch bewirkt, daß das betreffende Zeichen einmal gegen ein geeignetes Druckmedium geschlagen wird.

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Das Konzept des Seriendruckers findet besonders in einem kleinen Rechnersystem Anwendung, in welchem die Geschwindigkeit als Gegenleistung einer bedeutenden Kostenersparnis etwas vermindert werden kann. Diese Kostenersparnis kann bedeutsam sein, wenn der Seriendrucker mit einem typischen Schnelldrucker verglichen wird, wie er in großen Rechnersystemen angewandt wird« Der Schnelldrucker, wie er derzeit meistens in großen Systemen angewandt wird, ist ein Paralleldrucker, bei dem eine Reihe von parallelen Anschlageinrichtungen für eine Vielzahl von parallelen Bändern von auf einer Trommelfläche drehbaren und einstellbaren Zeichen vorgesehen ist. Durch diese Anordnung, durch die eine Anzahl von parallelen Anschlageinrichtungen gegeben ist, ist es möglich, ein Zeichen zu drucken, ohne die Zeichentrommel zu einer bestimmten Bandstelle hin bewegen zu müssen. Diese eine geringe Bewegung bewirkt, daß der Paralleldrucker wesentlich schneller ist als der Seriendrucker. Dafür sind jedoch erhebliche Kosten aufzuwenden, und zwar auf Grund der großen Anzahl von erforderlichen parallelen Anschlageinrichtungen.

Während der Seriendrucker eine bedeutende Kostenersparnis gegenüber dem Parallel drucker mit sich bringt, muß er dennoch ziemlich schnell und genau arbeiten. Gemäß einer Lösung zur Vornahme eines Seriendruckvorgangs wird eine Reihe von Bändern und Rollen verwendet, um die gewünschten Bewegungen des Druckkopfs zu erhalten. Bei einer weiteren Lösung ist die Bewegung des Druckkopfs durch eine Reihe von Zahnrädern vorgenommen worden, und zwar entweder zusammen oder in Kombination mit Rollenantrieben_o Bei einer noch weiteren Lösung sind sowohl eine Drehbewegung als auch eine Axialbewegung über einen flexiblen Seilantrieb übertragen worden, der seinerseits den Druckkopf bewegt. Diese Systeme besitzen jedoch alle den Nachteil, daß sie bewegliche Teile erfordern,

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•um die jeweils gewünschte Druckkopfbewegung auszuführen« Dies führt zu einem System, das selbst in dem Antrieb viel mechanischen Totraum aufweist. Ferner steigert die Vielzahl der beweglichen Teile die Wahrscheinlichkeit einer mechanischen Abnutzung und eines Ausfalls· Das Problem der Erzielung einer genauen und schnellen Einstellung des Druckkopfs wird ferner durch die Einführung von flexiblen Elementen in dem Antrieb noch komplizierter, durch die notwendigerweise Verzögerungszeiten und/oder ein Schlupf hervorgerufen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Seriendrucker mit einem festen, stabilen Antrieb zu schaffen, so daß eine extrem schnelle und genaue Einstellung eines Druckkopfs möglich ist.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung.

Gemäß der Erfindung ist ein mit hoher Geschwindigkeit arbeitender Seriendrucker zum serienweisen Drucken einer Zeichenzeile auf einem Druckmedium geschaffen. Dieser Schnelldrucker ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckkopf vorgesehen ist, der in einer senkrecht zu der Druckzeile liegenden Achse liegt und auf dem eine Zeichenmatrix gebildet ist, deren Zeichen in einer Vielzahl von Zeilen und Spalten angeordnet sind, daß Einrichtungen vorgesehen sind, die eine bestimmte Zeile von Zeichen relativ zu der Druckzeile axial einzustellen gestatten, daß diese Einrichtungen eine axial bewegbare Welle enthalten, daß Einrichtungen vorgesehen sind, die eine bestimmte Spalte von Zeichen durch Drehung einzustellen gestatten, daß diese Einrichtungen ein Drehantriebselement enthalten, welches vollständig die axial bewegbare Welle umgibt

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das
und durch/diese Welle vollständig hindurchläuft,

daß ein schlitten vorgesehen ist_f der den Druckkopf, die Einrichtungen zur axialen Einstellung einer bestimmten Zeichenzeile und die Einrichtungen zur drehbaren Einstellung einer bestimmten Zeichenspalte trägt, und daß Einrichtungen vorgesehen sind, die den betreffenden Schlitten längs einer Linie führen, die parallel zu der Druckzeile verläuft, derart, daß der Schlitten schrittweise jeweils um eine Zeichenposition weitergeschaltet wird und daß der Druckkopf sowohl durch Drehung als auch durch axiale Bewegung ein bestimmtes Zeichen in eine Lage zum Anschlagen an ein Druckmedium zu bringen erlaubt.

Durch die Erfindung ist ein stabiles und schnell ansprechendes Einstellsystem geschaffen, das eine relativ geringe Anzahl von beweglichen Teilen enthält. Das schnelle Ansprechverhalten und die Stabilität des Gesamtsystems werden durch eine Anordnung zur Verbindung von Wellenbewegungen erzielt, gemäß denen Verschiebebewegungen schnell und genau von Antriebsmotoren auf den Druckkopf übertragen werden. Die verschiedenen Wellenkombinationen enthalten ferner eine geringe Anzahl von beweglichen Teilen. Die Wellenteile werden bei einigen Ausführungsformen magnetisch von einem Elektromotor her angetrieben, ohne daß dazwischenliegende Antriebselemente vorgesehen sind. Bei einer Ausführungsform · der vorliegenden Erfindung ist in dem Mantel des Druckkopfs selbst eine innere Antriebsanordnung vorgesehen« Diese Antriebsanordnung ermöglicht eine genaue Einstellung des Druckkopfs durch unmittelbare Anwendung einer Antriebseinrichtung auf den Druckkopf.

An Hand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.

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Fig. 1 zeigt in einer perspektivischen Teilansicht eine Seriendrucker-Schlittenvorrichtung mit einem an dieser angebrachten drehbaren und axial verschiebbaren Druckkopf. Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht längs der in Fig_e 1 eingetragenen Linie 2-2, wobei der·oberste Teil des Druck— kopfs zusammen mit seiner zugehörigen Trägerwellenanordnung veranschaulicht ist»

Fig. 3 zeigt eine vordere Schnittansicht längs der in Fig.1 eingetragenen Linie 3-3, wobei die Wellenanordnung veranschaulicht ist, die sich von dem obersten Teil des Druckkopf s durch den Druckkopf, eine Antriebs-Federnutanordnung, einen Betätigungsteil und ein Drehantriebsteil hindurch erstreckt und die an dem äußeren Ende dieses Antriebsteils endet.

Fig. 4a zeigt in einer Schnittansicht einen Linear-Schrittmotor, der für eine in Fig. 1 vorgesehene Zahnstange und ein Zahnrad eine andere axiale Antriebseinrichtung darstellt. Fig. 4b zeigt schematisch die Spulenanordnung für den Linear-Schrittmotor gemäß Fig. 4a.

Fig. 5 zeigt in einer Seitenansicht, zum Teil im schnitt, eine drehbar gelagerte Jochanordnung sowie ein flexibles Verbindungsteil einer Wellenanordnung.

Fig. 6 zeigt in einer Seitenansicht, zum Teil im Schnitt, eine andere Ausführungsform der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung.

Fig. 7 zeigt in einer Schnittansicht längs der in Fig. 6 eingetragenen Linie 7-7 eine Viereck-Umfangsanlage zwischen einer axial beweglichen Welle und einem sich drehenden Ankerträger.

Fig. 8 zeigt in einer Seitenansicht, zum Teil im Schnitt, eine andere Ausführungsform der in Fig. 6 dargestellten Vorrichtung.

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In Fig. 1 ist ein Druckkopf 10 gezeigt, der auf der Oberseite einer Träger- bzw. Schlittenvorrxchtung 12 angebracht ist. Die Schlittenvorrichtung 12 ist längs Führungen 14 und 16 mit Hilfe von Bandeinrichtungen 18 bewegbar, und zwar, wie dargestellt, in Querrichtung. Die Querbewegung der Schlittenvorrxchtung 12 kann durch irgendwelche bekannten Einrichtungen erfolgen, weshalb hierauf nicht weiter eingegangen wird. Die Schiittenvorrichtung 12 wird in der Querrichtung schrittweise geführt, so daß der Druckkopf 10 zum Zwecke des Drückens des jeweils nächsten Zeichens seitlich, d.h. in Querrichtung,eingestellt wird. Der Druckkopf 10 wird ferner gleichzeitig gedreht und längs einer Achse 20 axial verschoben, so daß ein bestimmtes angehobenes Zeichen 22 auf der Druckkopffläche für die Ausführung eines Druckvorgangs entsprechend eingestellt ist. Der Anschlag-Druckvorgang wird dadurch ausgeführt, daß der Druckkopf 10 gegen ein Farbband 24 bewegt wird. Dies hat zur Folge, daß das jeweils entsprechend eingestellte angehobene Zeichen 22 auf einem (hier nicht dargestellten) Träger bzw. Medium hinter dem Farbband 24 gedruckt wird.

Im folgenden sei zunächst die Art und Weise näher betrachtet, in der der Druckkopf 10 axial eingestellt wird. Der Druckkopf 10 ist, wie dies in Fig. 1 bis 3 dargestellt ist, mit einer axial bewegbaren Welle 26 an einer drehbaren Drucklager-Traganordnung 27 verbunden. Die axial bewegbare Welle 26 verläuft durch den Druckkopf 10 und durch verschiedene andere, sie umgebende bewegliche Teile hindurch und endet in einer Kupplung 28. Die Kupplung 28 verbindet die betreffende Welle mit einer Zahnstange 30, mit der ein Zahnrad 32 in Eingriff steht, durch welches die betreffende Zahnstange angetrieben wird. Die Zahnstange 30. und das Zahnrad 32 werden durch eine Führung 34 ausgerichtet gehalten. Die Führung ist ihrerseits mit der Schlittenvor-

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richtung 12 verbunden. Das Zahnrad 32 ist in der Schlittenvorrichtung 12 durch zwei Buchsenteile 38 und 40 entsprechend gehalten, die, wie dies aus Fig. 1 hervorgeht, die jeweilige Seitenwand der Schlittenvorrichtung 12 durchziehen. Das Zahnrad 32 ist auf einer kerbverzahnten Welle verschiebbar angebracht. Die betreffende Welle 36 wird ihrerseits von einem Motor (nicht gezeigt) gedreht. Die Zahnstange 30 und das Zahnrad 32 führen somit eine Querbewegung mit der Schlittenvorrichtung 12 aus, während gleichzeitig eine axiale Einstellung des Druckkopfs 10 über die Kupplung 28 und die Welle 26 erfolgt.

Nunmehr sei auf die drehbare Drucklager-Traganordnung zurückgekommen, wie sie besonders deutlich in Fig. 2 gezeigt ist. Diese Anordnung trägt den Druckkopf 10 an der Oberseite der axial bewegbaren Welle 26. Die drehbare Drucklager-Traganordnung 27 besteht aus einem unteren drehbaren Lager und einem oberen drehbaren Lager 44. Diese Lager sind in einem Gehäuse 46 untergebracht, das in geeigneter Weise an der Welle 26 befestigt ist. Das Gehäuse 46 ist mit Hilfe einer Walzenmutter 47 an entsprechender Stelle befestigt, die auf die axial bewegbare Welle 26 aufgeschraubt ist. Eine Lagerflächenanordnung 48 liegt zwischen dem unteren Lager und dem oberen Lager 44. Die Lagerflächenanordnung 48 ist ihrerseits an der Innenwand eines langen HohlZylinders befestigt, der sich nach unten um die Welle 26 herum erstreckt. Der lange Hohlzylinder 50 vermag sich ungehindert um die Achse 20 und die Welle 26 zu drehen, und zwar auf Grund der Tatsache, daß die Lagerflächenanordnung 48 in dem unteren Lager 42 bzw. in dem oberen Lager 44 ungehindert sich drehen kann. Der lange Hohlzylinder 50 bewegt sich gleichzeitig in axialer Richtung der Achse 20 auf die Axialbewegung der Welle 26 hin. Diese letztere Bewegung

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erfolgt dadurch, daß das Gehäuse 46 mit Hilfe der Mutter an der Welle 26 befestigt ist.

Der lange Hohlzylinder 50 dient als innere Tragfläche für eine hohle zylindrische Zeichentrommel 52, die an dem Zylinder 50 in geeigneter Weise befestigt ist. Die hohle zylindrische bzw. hohlzylindrische Zeichentrommel 52 kann aus irgendeinem herkömmlichen Druckkopfmaterial geformt sein, oder sie kann aus Urethan bestehen, wie dies an anderer Stelle bereits vorgeschlagen worden ist (US-Patentanmeldung*, Serial No. 69 829 vom 4.9.1970). Die Oberfläche der Zeichentrommel 52 enthält eine Matrixanordnung aus hochstehenden Zeichen, wie dies z.B. durch 22 angedeutet ist. Die bevorzugte Matrixanordnung besteht aus acht Zeilen und zwölf Spalten. Die Zeichentrommel 52 ist in Bezug auf den Hohlzylinder 50 derart angeordnet, daß eine letzte Zeile bzw. Reihe 54 aus hochstehenden bzw. erhabenen Zeichen sich unmittelbar gegenüber dem Farbband 24 in Druckposition befindet, wenn die axial bewegbare Welle 26 vollständig ausgeführt ist. Eine obere Reihe bzw. Zeile 56 von erhabenen Zeichen befindet sich in entsprechender Weise unmittelbar gegenüber dem Farbband 24 in Druckposition, wenn die axial bewegbare Welle vollständig eingezogen ist. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß die oben erwähnte Matrixanordnung aus erhabenen Zeichen, die auf der hohlen Zeichentrommel 52 gebildet sind, welche ihrerseits an dem langen Hohlzylinder 50 angebracht ist, eine Einrichtung darstellt, wie sie oben einfach als Druckkopf 10 bezeichnet worden ist.

Im folgenden sei die Art und Weise näher betrachtet, in der der Druckkopf 10 durch entsprechende Drehung eingestellt wird. An der Innenwand des langen Hohlzylinders 50 ist eine Keilführungsfläche 58 gebildet. An der betreffenden

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Keilführungsfläche 58 liegt ein Antriebskeil 60 über eine Entfernung an, die gleich der halben Länge des langen Hohlzylinders 50 ist. Durch diese Anordnung der Antriebskeilanlage ergibt sich ein steifer und stabiler Träger für das Drucken eines erhabenen Zeichens in irgendeiner Matrix— zeile. In Fig. 1 ist dabei der .sehlechtestmögliche Fall veranschaulicht, gemäß dem der Druckkopf 10 in axialer Richtung vollständig eingezogen ist. Dabei ist die Antriebskeil^anlage hinter der untersten Zeile der erhabenen Zeichen 54 noch vorhanden. Durch die betreffende Anordnung der Antriebskeilanlage wird im übrigen eine äußerst genaue Einstellung der jeweiligen Zeichenreihe erzielt, und zwar auf Grund des m unmittelbaren Vorhandenseins des Antriebskeils hinter der betreffenden Zeile bzw. Reihe.

Der Antriebskeil 60 wird seinerseits um die Achse 20 gedreht, und zwar dadurch, daß er an einer drehbaren Hohlwelle 62 befestigt ist, die an dem obersten Teil des Antriebskeils beginnt und die nach unten durch die Mitte des betreffenden Keils läuft. Der Antriebskeil 60 endet an der Oberseite eines zylindrischen Halses 64» während die Hohlwelle 62 noch weiter nach unten geführt ist. Die betreffende Hohlwelle 62 ist in dem zylindrischen Hals bzw. Halsteil in zylindrischen Lagerteilen 66 und 68 drehbar gehalten. ^ Die betreffende Hohlwelle 62 vermindert sich zwischen den ™ Lagerteilen 66 und 68 auf einen diese nicht berührenden ' Bereich 69 kleinen Durchmessers. Diese Art der Anbringung und der Wellengeometrie bringt eine stabile Abstützung der sich drehenden Hohlwellenanordnung 62 mit sich, was sich in einem steifen Antrieb und in einer genauen Einstellung des Druckkopfs 10 wiederspiegelt. Die hohle Welle bzw. Hohlwelle 62, die in dem zylindrischen Halsteil 64 drehbar abgestützt ist, erstreckt sich nunmehr nach unten aus dem Halsteil heraus zu einer flexiblen Kupplung 70 hin. Wie aus

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Fig. 1 und 3 hervorgeht, liegt die flexible Kupplung 70 in einem Anlenkungs-Jochbetätigungsglied 72, von dem der zuvor erwähnte zylindrische Halsteil 64 einen ersten Teil bildet. Die flexible Kupplung 70 liefert einen begrenzten und gut festgelegten Biegepunkt fest, der in Kombination mit dem Anlenkungs-Jochbetätigungsglied 72 einen genauen Anschlag-Druckhub durch den Druckkopf 10 liefert. Hierauf wird weiter unten noch näher eingegangen werden, wenn die Eigenschaft des Anschlagdruckens erläutert wird. Die flexible Kupplung 70 verbindet die Hohlwelle 62 mit einer unteren Hohlwelle 74, die nach unten durch ein Motorgehäuse 76 hindurchverläuft, wie dies in Pig. 3 dargestellt ist. An der Hohlwelle 74 ist eine Ankeranordnung 82 befestigt, die ihrerseits in einer sie umgebenden Statoranordnung 84 untergebracht ist. Der Stator 84 und der Anker 82 stellen ein Drehantriebsglied für die Hohlwelle dar. Die betreffende Welle 74 ihrerseits dreht die flexible Kupplung 70, die Hohlwelle 62, den Antriebskeil 60, die Keilführung 58 und damit die Zeichentrommel 52. Für das Dreh-Antriebsglied verwendbare Stator-Anker-Formen werden weiter unten noch näher erläutert werden.

Die Hohlwelle 74 endet an einem Dreh-Fühler 86, der eine Rückkopplungssteuerung zu der zuvor erwähnten Stator-Anker-Antriebsanordnung hin bewirkt. Dadurch wird der unterste Punkt markiert, bis zu dem sich die drehbare Hohlwellenanordnung erstreckt. Aus Fig. 1 und 3 dürfte dabei hervorgehen, daß die axial verschiebbare Welle 26 sich von diesem untersten Punkt aus nach unten erstreckt und dann an der Kupplung 28 die zuvor erwähnte Zahnstangen- und Zahnradantriebsanordnung verbindet. Außerdem dürfte aus Fig. 3 ersichtlich sein, daß die Hohlwellen 74 und 62 und die flexible Kupplung 70 jeweils einen Innendurchmesser besitzen,

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der wesentlich größer ist als der Außendurchmesser der axial verschiebbaren Welle 26. Der Zahnstangen- und Zahnrad-Antrieb bewegt somit die Welle 26 ungehindert in den Hohlwellen 74, 70 und 62 nach oben und nach unten, wodurch der Druckkopf 10 über die drehbare Zwischenverbindungs-Drucklageranordnung 28 angetrieben wird. Die zuvor erwähnte Hohlwellenanordnung 74» 70 und 62 vermag gleichzeitig den Druckkopf 10 ungehindert über den Antriebskeil 60 und die Führung 58 zu drehen. Die Einstellung des Axialantriebs unter der sich drehenden Hohlwellenanordnung verhindert zusammen mit der Aufnahme durch diese Anordnung jegliche komplizierten Störungen zwischen den beiden Antrieben und ermöglicht, daß jeder Antrieb vollständig ungehindert von dem jeweils anderen Antrieb arbeitet.

Im folgenden seien die speziellen Motorantriebe näher betrachtet, die sowohl für die Ausführung von axialen Bewegungen als auch von Drehbewegungen benutzt werden können. Zunächst sei unter Bezugnahme auf Fig. 1 bemerkt, daß der Axialantrieb von einem Motor (nicht gezeigt) abhängt, der die einen Keil aufweisende Welle 36 dreht. Es dürfte somit aus der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ersichtlich sein, daß sowohl für den Axialantrieb als auch für den Drehantrieb Drehmotore verwendet werden. Es dürfte ferner ersichtlich sein, daß die den Anker 82 und den Stator 84 umfassende Anordnung, die die Hohlwelle 74 dreht, vom sogenannten Mittendurchgangs—Antriebstyp ist. Für den Antrieb der genuteten bzw. einen Keil aufweisenden Welle 36 ist ferner ein Gegen-Mittendurchgangsantrieb sichtbar. Der erste Motortyp für beide Mittendurchgangsantriebe ist vom Gleichstrom-Servotyp, bei dem eine geeignete Rückkopplungsfeststellung eine schnelle und genaue Einstellung der Mittendurchgangswellen ermöglicht. Eine Steuerlogik zusammen mit einem Gleichstrom-Servomotor für

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die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform sind an anderer Stelle bereits vorgeschlagen worden.

Ein zweiter Typ von Motor, der für einen schrittweisen Antrieb der entsprechenden Dreh- und Axialwellen sehr gut geeignet ist, ist ein Dreh-Schrittmotor» Diese Art von Motor ist in der US-PS 3 374 410 angegeben. Der betreffende Motor besteht im wesentlichen aus einer Anzahl von Spulen, die um einen Stator herum angeordnet sind (das ist 84 in Fig. 1)» der seinerseits einen Permanentmagnetanker umgibt (das ist 82 in Pig. 1). Die Spulen werden dabei so gespeist, daß der Permanentmagnetanker in so viele Stellungen eingestellt wird wie gewünscht ist. Bei der vorliegenden Erfindung ist ein Paar von HS-50-Slo-Syn-Präzisions-Schrittmotoren (hergestellt von der Superioer Electric Company) mit acht bzw. zwölf Schritten vorgesehen, und zwar für eine axiale Einstellung bzw. Dreheinstellung des Druckkopfs 10.

Eine Alternative für einen rein drehbaren Antrieb zum Zwecke der Ausführung dfer Axialbewegung ist der in Fig. 4a dargestellte Schrittmotor 86. Der in Fig. 4a dargestellte Linear-Schrittmotor 86 ersetzt die zuvor beschriebene Zahnstange 30 und das zuvor beschriebene Zahnrad 32 gemäß Fig. 1. Es dürfte zunächst ersichtlich sein, daß der Schrittmotor 86 schematisch als mit dem Schlitten 12 verbunden dargestellt ist. Durch diese unmittelbare Verbindung mit dem Schlitten 12 entfällt die Forderung nach der kerbverzahnten bzw. einen Nut oder einen Keil aufweisenden Welle gemäß Fig. 1. Der Schrittmotor 86 ist ferner als mit der Kupplung 28 verbunden dargestellt, welche die Axial-Antriebseinrichtung mit der axial verschiebbaren Welle 26 verbindet, wie sie in Fig. 1 auftritt.

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Der Schrittmotor 86 enthält eine Gruppe von acht in Reihe geschalteten Spulen 88 bis 102, die einzeln gewickelt xind unter Bildung eines Stators 104 zusammengestapelt sind, Jede Spulenwicklung weist eine Länge ¹¹I" auf, wie dies in Fig. 4a veranschaulicnt ist, Weben der Reihenschaltung der Spulen 88 bis 102 sind die einzelnen Verbindungsstellen88* bis 104* nach außen zu entsprechenden Anschlußklemmen 88 ^w bis 104" in einem Schieberegister 104 herausgeführt. Eine axiale Mittendurchgangswelle 108 ist in den gestapelten Spulen 88 bis 102 untergebracht. Die axiale Mittendurchgangswelle 108 enthält einen Ankerteil 110, der aus einer Eisenmasse der Länge "d" besteht. Die schrittweise Bewegung des Ankers 110wird dadurch bewirkt, daß die einzelnen Anschlußklemmen 88" bis 104" in dem Schieberegister 106 in geeigneter Weise gespeist"werden. Wenn irgendwelche zwei Anschlußklemmen, z.B. die Anschlußklemmen 94" und 96", gespeist werden, führt die zwischen diesen Anschlußklemmen liegende Spule, nämlich die Spule 94, einen elektrischen Strom, durch den ein elektromagnetisches Feld erzeugt wird, welches seinerseits den Anker 110 in dem Feld zentriert. Es dürfte ersichtlich sein, daß irgendeine Stelle bzw. Position direkt adressiert werden kann und daß der jeweilige Schritt durch die Spulenlänge "1" bei einer maximalen Verschiebung der Masselänge "d" bestimmt ist. Da im vorliegenden Fall acht Reihen in der Zeichenmatrix auf der Trommel 52 vorgesehen sind, weist der Schrittmotor insgesamt acht einzelne Statorspulen auf, wie dies in Fig. 4a und 4b gezeigt ist. Jede Spule begrenzt eine axiale stelle bzw. Position der Welle 106, die einer Position einer bestimmten Reihe bzw. Zeile auf der Zeichentrommel 52 in Bezug auf das Farbband 24 entspricht.

Das Anschlag-Drucken wird gemäß Fig. 1 dadurch ausgeführt, daß der Druckkopf 10 gegen das Farbband 24 bewegt wird. Da-

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durch wird ein entsprechend eingestelltes Zeichen gedruckt. Die besondere Art und Weise, in der der Druckkopf 10 gemäß Fig. 1 zu dem Farbband 24 hin bewegt wird, wird an anderer Stelle näher beschrieben. Es sei bemerkt, daß noch weitere Wege zur Ausführung eines Anschlag-Drückens vorhanden sind. Eine besondere alternative Lösung besteht darin, eine Anschiaghammeranordnung zu verwenden, wie sie in Verbindung mit Fig. 6 nachstehend noch näher erläutert werden wird.

Der Druckkopf 10 wird zu dem Farbband 24 durch die Betätigung eines Schwenkjoches 72 bewegt, welches, wie oben bereits beschrieben, die Hohlwelle 62 innerhalb ihres zylindrischen Halsteils 64 an den Lagerpunkten 66, 68 abstützt und festhält. Das Schwenkjoch 72 enthält im übrigen eine Reihe von Jocharmen 112 und 114, die sich von einer Reihe von Schwenkungspunkten 116 und 118 aus nach hinten erstrecken. Bezogen auf Fig. 3 sei bemerkt, daß die Schwenkungspunkte 116 und 118 eine Schwenkungsachse 120 festlegen, welche die flexible Kupplung 70 schneidet und durch diese hindurchläuft. Die flexible Kupplung 70 macht einen relativ kurzen Teil der Gesamtlänge der Hohlwellenanordnung aus, welche aus der Welle 74, der Kupplung 70 und der Welle 62 besteht. Die flexible Kupplung, wie sie hier benutzt wird, ist eine sogenannte spiralförmige Doppel— biegewellenkupplung 4P 35D, mit einer Länge von ca. 14,2 mm (entsprechend 0,56 Zoll). Diese besondere Kupplung nimmt eine angemessende Absorption des auftretenden konzentrierten Biegemoments um die Achse 120 vpr_t venn die gewünschte Größe der Winkelausbiegung in die Wellenanordnung eingeführt wird, um den Anschlagdruckvorgang zu bewirken.

Im folgenden seien die Fig. 1,3 und 5 sowie die strukturelle Ausführung der Schwenkbewegung des Schwenk Joches 72 näher betrachtet. Eine Ankerplatte 122 ist zwischen den Jocharmen

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und 114 aufgehängt und mit demijeweiligen Arm an den Punkten 128, 130 verbunden. Die Ankerplatte 122 begrenzt normalerweise in Bezug auf einen Elektromagnet 134 einen Spalt 132 (wie er in Fig. 5 gezeigt ist). Wenn der Elektromagnet 134 gespeist wird, bewegt sich die Ankerplatte 122 zu dem Elektromagnet 134 hin, wodurch das Joch 72 veranlaßt wird, sich um die Achse 120 über die Schwenkpunkte 116 und 118 zu drehen. Die Schwenkbewegung des Jochs 72 bewirkt, daß die flexible Kupplung 70 sich um die Achse 120 ausbiegt, wodurch der oberen Welle 62 und dem Druckkopf 10 ermöglicht ist, eine Bewegung zu dem Farbband 24 auszuführen, und zwar zur Ausführung eines Anschlagdruckvorgangs. Während die Schwenkbewegung ausgeführt wird, wird die Hohlwellenanordnung 62 in einem im wesentlichen unverformten Zustand gehalten, und zwar auf Grund der Tatsache, daß der zylindrische Halsteil 64 die Hohlwelle 62 an den Lagerpunkten 66 bzw. 68 festhält. Dadurch ist zwischen der flexiblen Kupplung 70 und dem Druckkopf 10 eine steife und strukturell stabile gerade Linie festgelegt.

In Fig. 6 ist in einer Seitenansicht eine alternative Ausführungsform zu der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform gezeigt. Die Ausführungsform nach Fig. 6 unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform im wesentlichen in zweierlei Hinsicht. Zum einen ist die für die Einstellung des Druckkopfs benutzte Wellenanordnung verschieden, und zum anderen ist die Art und Weise, in der der Anschlagdruckvorgang ausgeführt wird, von dem entsprechenden Vorgang bei der Ausführungsform nach Fig. 1 wesentlich verschieden.

Die in Fig. 6 dargestellte Anordnung zur Ausführung eines Anschlagdruckvorgangs enthält einen Anschlaghammer 202, der hinter zwei Papierführungsflächen 204 und 206 angeordnet

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ist, auf die ein gestreckter Papierteil 208 zur Ausführung eines Druckvorgangs vorgesehen wird. Zwischen dem gestreckten Papierteil 208 und einem Druckkopf 212 ist ein Farbband 210 eingefügt. Der Druckkopf 212 entspricht dem in Fig. 1 dargestellten Druckkopf insofern, als er aus einer Zeichentrommelfläche 214 mit einer 8~zu-12-Matrixanordnung aus erhabenen Zeichen besteht. Das Drucken wird dadurch ausgeführt, daß der Anschlaghammer 202 in den gestreckten Papierteil 208 bewegt wird, der seinerseits das Farbband berührt und damit ein bestimmtes, entsprechend eingestelltes erhabenes Zeichen 216. Diese Art der Ausführung eines Anschlagdruckvorgangs umfaßt die synchronisierte Bewegung des Anschlaghammerträgers (der hier nicht dargestellt ist) in Verbindung mit der Schlittenbewegung, wie dies in der US-PS 3 168 182 näher erläutert ist.

Die in Fig. 6 dargestellte Vorrichtung, welche den Druckkopf 212 zur Ausführung des zuvor genannten Anschlagdruckvorgangs durch den Hammer 202 entsprechend einstellt, dürfte am besten verständlich werden, indem zunächst die Gesamtschlittenanordnung betrachtet wird. Der Druckkopf 212 ist an der Oberseite einer Schlittenanordnung 218 angebracht, die sich quer auf einem doppelten Führungssatz 220 und 222 bewegt, und zwar in derselben Weise, wie dies vorstehend im Zusammenhang mit Fig. 1 erläutert worden ist. Der Druckkopf 212 ist ferner sowohl in Drehrichtung als auch in axialer Richtung einstellbar, jedoch mit einer zu der in Fig. 1 dargestellten Anordnung unterschiedlichen Einstellwellenanordnung.

Die Einstellwellenanordnung gemäß Fig. 6 enthält den Druckkopf 212, der mittels einer Wellenbefestigung 226 und einer Befestigungsmutter 228 an einer bewegbaren bzw.

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verschiebbaren Welle 224 befestigt ist. Die Welle 224 verläuft nach unten durch einen Dreh-Motor 230 hindurch, der an einem ausladenden Ansatz 232 der Schlittenanordnung mittels einer Reihe von geeigneten Schrauben 234 und 236 befestigt ist. Die Welle 224 verläuft weiter durch ein in dem ausladenden Ansatz 232 befindliches Loch 238 hindurch und endet in einem drehbaren Lager und einer Befestigungseinrichtung 24Oo Durch das drehbare Lager und die Befestigung 240 ist der Welle 224 ermöglicht, sich oberhalb einer sich axial bewegenden Zahnstange 242 zu drehen, auf die nachstehend noch näher eingegangen werden wird_o Damit dürfte zunächst ersichtlich sein, daß die Welle 224 sich in dem Dreh-Motor 230 auf Grund der sich axial bewegenden Zahnstange 242 auf- und abbewegt.

Die Anordnung, die der axial sich bewegenden Welle 224 ermöglicht, sich gleichzeitig zu drehen, weist folgenden Aufbau aufο Die Welle 224 weist einen quadratförmigen Querschnittsteil 244 auf, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist. Dieser Querschnittsteil erstreckt sich nahezu über die gesamte Länge der Welle, wie dies Fig„ 6 zeigt. Dieser quadratförmige Querschnittswellenteil 244 ist verschiebbar von einem komplementär ausgebildeten quadratförmigen Wellenloch 246 aufgenommen, das sich über die gesamte Länge einer drehbaren Ankerbefestigung 248 erstreckt. Die drehbare Ankerbefestigung 248 ist an der Oberseite und Unterseite des Motors 230 mittels einer Reihe von Lagern 250 und 252 drehbar getragen. Ein Anker 254 ist dabei entweder auf die drehbare Ankerbefestigung"248 gewickelt oder an dieser befestigt. Der Anker 254 wird seinerseits von einem Stator 256 her gedreht bzw. angetrieben, den er umgibt.

Der Dreh-Antriebsanker 254 bewirkt, daß die Ankerbefestigung 248 sich in den Lagern 250 und 252 dreht. Die sich drehende

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Ankerbefestigung 248 dreht iherseits den quadratförmigen Wellenteil 244, und zwar auf Grund des quadratförmigen Umfangs des Wellenteils 244, der zu dem quadratförmigen Umfang des Quadrat-Wellenlochs 246 paßt. Die Welle 224 wird somit auf Grund der zuvor erwähnten Anlage im Bereich der quadratförmigen Teile gedreht, während sie außerdem in der axialen Richtung auf Grund der sich axial bewegenden Zahnstange 242 bewegt wird.

Die sich axial bewegende Zahnstange 242 stützt die Welle an dem drehbaren Lager und der Befestigung 240 drehbar ab. Dadurch ist es für die Welle 224 möglich, sich während gleichzeitiger axialer Bewegung auch ungehindert zu drehen. Die Zahnstange 242 wird in der axialen Richtung durch ein Zahnrad 258 angetrieben, und zwar im wesentlichen in der gleichen Weise dies bei dem Zahnstangen-Zahnrad-System der Fall war, wie es in Verbindung mit Fig. 1 erläutert worden ist. Es dürfte ferner ersichtlich sein, daß ein anderer Antrieb für die Zahnstange 242 und das Zahnrad 258 durch die in Fig. 4a und 4b gezeigte Schrittmotor-Konfiguration gegeben wäre. In diesem letzten Fall wäre die drehbare Lager- und Befestigungseinrichtung 240 nicht erforderlich, da nämlich die Mittendurchgangswelle 108 notwendigerweise sich ungehindert drehen sowie eine axiale Übertragung ausführen würde.

Zwei besondere Antriebe für die zuvor erwähnte Konfiguration, umfassend den Anker 254 und den Stator 256, sind ein Gleichstrom-Servosystem, wie es bereits an anderer stelle vorgeschlagen wird, oder als Alternative dazu, die vorstehend im Zusammenhang mit Fig. 1 betrachtete Dreh-Schrittmotor-Konfiguration. Die Antriebserregung bei der drehbaren Ankeranordnung 248 umfaßt somit die beiden zuvor

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angegebenen Anker-Stator-Konfigurationen. Es ist in diesem Zusammenhang aus einem praktischen Grund sehr wichtig darauf hinzuweisen, daß jede Antriebsanordnung, die zu verwenden ist, die benötigte Geschwindigkeit und Genauigkeit besitzen muß, die für eine schnelle und genaue Einstellung des Druckkopfs 212 erforderlich sind.

Es sei ferner bemerkt, daß die Form der Anschlagausführung, nämlich die in Fig. 6 dargestellte Anschlaghammerkonfiguration durch die in Fig. 1 dargestellte Schwenkjoch-Betätigungsanordnung ersetzt werden kann. Diese zuletzt genannte Art der Betätigung macht die Anbringung eines Druckkopfs 260 an seinem obersten Teil an der Welle 262 erforderlich, wie dies in Fig. 8 veranschaulicht ist. Der Druckkopf 260 liegt verschiebbar an einem Zahnstangenteil 264 eines Schwenkbetätigungsgliedes 266 an. Ein vorstehendes, bzw. erhabenes Zeichen 268 wird durch die Welle 262 in eine entsprechende Stellung durch Drehung und Axialbewegung gebracht, wie dies bei der Ausführungsform nach Fig. 6 angegeben ist. Die Welle 262 kann entweder flexibel genug gemacht werden, um sich auf die Jochauslenkung hin ein wenig auszubiegen, oder aber es kann eine flexible Kupplung eingeführt werden.

Es dürfte ferner ersichtlich sein, daß die Hohlwellenkonfiguration gemäß Fig. 1 bis 3 mit dem Anschlaghammer gemäß Fig. 6 kombiniert werden kann. In diesem Fall wäre der Halsteil 64 des Schwenkungs-Jochbetätigungsglieds fest; der betreffende Halsteil würde dabei lediglich als stabile Befestigung für die Hohlwelle 62 wirken. Die Schwenkungs-Jochanordnung und die flexible Kupplung wurden selbstverständlich fehlen, da der Anschlagvorgang durch den Anschlaghammer 202 gemäß Fig. 6 ausgeführt würde.

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Bei sämtlichen vorstehend erwähnten Ausführungsformen ist eine Vielfachbewegung ausgeführt worden, auf Grund derer eine bisher nicht erreichte Geschwindigkeit und Genauigkeit auf dem Gebiet des Seriendruckers erzielt wird. Diese Eigenschaften sind dadurch erzielt worden, daß eine erhebliche Anzahl beweglicher Einzelteile weggelassen worden ist, während die übrigen Teile sowohl stabil als auch fest ausgebildet worden sind. Dadurch wird eine strukturelle Langlebigkeit erzielt, die im Hochgeschwindigkeitsbetrieb erforderlich ist, in welchem diese Teile zu arbeiten haben» Das erzielte schnelle Ansprechvermögen des Druckkopfs zeichnet sich sowohl durch Genauigkeit als auch durch die Vermeidung irgendeiner Pause auf Grund einer Ausbiegung oder auf Grund von unerwünscht vielen zusammenwirkenden beweglichen Teilen aus.

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Claims (12)

1. Patentansprüche

   Schnellseriendrucker zum serienweisen Drucken einer Zeile von Zeichen auf einem Druckmedium, dadurch gekennzeichnet , daß ein Druckkopf (10) vorgesehen ist, der längs einer senkrecht zu der Druckzeile verlaufenden Achse liegt und der eine Matrix von Zeichen (22) enthält, die in einer Vielzahl von Reihen und Spalten angeordnet sind, daß Einrichtungen zur axialen Einstellung einer bestimmten Reihe von Zeichen in Bezug auf die Druckzeile eine axial verschiebbare Welle (26) enthalten, daß Einrichtungen zur Einstellung einer bestimmten Zeichenspalte durch Drehung ein Dreh-Antriebselement (60) enthalten, welches vollständig die axial verschiebbare Welle (26) umgibt und durch das die betreffende Welle (26) vollständig hindurchläuft, daß eine Schlitteneinrichtung (12) vorgesehen ist, die den Druckkopf (10), die Einrichtungen zur axialen Einstellung einer bestimmten Zeichenreihe und die Einrichtungen zur drehbaren Einstellung einer bestimmten Zeichenspalte abstützend trägt, und daß Einrichtungen vorgesehen sind, die die Schlitteneinrichtung (12) längs einer Linie parallel zu der Druckzelle derart führen, daß die Schlitten einrichtung (12) schrittweise um jeweils eine Zeichenposition weiterführbar ist und daß der Druckkopf (10) sowohl durch Drehung als auch durch axiale Bewegung so steuerbar ist, daß ein bestimmtes Zeichen zur Ausführung eines Anschlagdruckvorgangs an dem Druckmedium entsprechend eingestellt ist.
2. 2. Drucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur axialen Einstellung einer bestimmten Zeichenreihe eine Axial-Antriebseinrichtung enthalten, die die axial verschiebbare Welle (26) anzutreiben vermag und die unter den Einrichtungen zur

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   drehbaren Einstellung einer bestimmten Zeichenspalte vorgesehen ist.
3. 3„ Drucker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Axial-Antriebseinrichtung einen Linear-Schrittmotor (86) enthält, der eine der Anzahl von Zeichenreihen auf dem Druckkopf (10) entsprechende Anzahl von Schritten auszuführen vermag.
4. 4. Drucker nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Axial-Antriebseinrichtung eine Zahnstange (30) und ein Zahnrad (32) enthält.
5. 5. Drucker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnrad (32) verschiebbar von einer drehbaren Keilwelle (36) aufgenommen ist, die parallel zur Bewegungsrichtung der Schlitteneinrichtung (12) verläuft.
6. 6. Drucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dreh-Antriebselement einen Anker (110) enthält, der an dem Dreh-Antriebselement befestigt ist, und daß ein Stator (104) den Anker (102) vollständig umgibt, derart, daß das Dreh-Antriebselement auf die Erzeugung einer magnetischen Antriebskraft zwischen dem Stator (104) dem Anker (11O) eine Drehung ausführt,
7. 7. Drucker nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (104) eine Vielzahl von erregbaren Spulen (88 bis 102) enthält, die so angeordnet sind, daß sie den Anker (110) in dem durch die jeweils erregten Spulen erzeugten Feld zu schalten gestatten und damit eine der Zeichenspalten auf dem Druckkopf (10) einzustellen erlauben.

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8. 8. Drucker nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Dreh-Antriebselement eine Hohlwelle (62) enthält, deren Innendurchmesser größer ist als der Durchmesser der axial verschiebbaren Welle (26), derart, daß die axial verschiebbare Welle in der Hohlwelle verläuft, ohne diese zu berühren.
9. 9. Drucker nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Dreh-Antriebselement einen Antriebskeil (60) enthält, der an dem obersten Teil der Hohlwelle (62) angebracht ist und der an einer dazu komplementär ausgebildeten Führungsnut (58) anliegt, die an der Innenwand des Druckkopfs (10) vorgesehen ist.
10. 10. Drucker nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine drehbare Lageranordnung (42,44,46,48) die Oberseite des Druckkopfs (10) mit der Oberseite der axial verschiebbaren Welle (26) verbindet und daß die Anordnung so getroffen ist, daß der Druckkopf (1O) von dem Keil (60) drehbar angetrieben wird, während er gleichzeitig in axialer Richtung durch die axial verschiebbare Welle (26) steuerbar ist.
11. 11. Drucker nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die axial verschiebbare Welle (26) einen Wellenteil mit einem Querschnitts-Umfang enthält, der wirksam an einem komplementären Umfang der Innenwand eines Wellenlochs in dem Dreh-Antriebselement anliegt, derart, daß eine Querschnitts-Umfangsanlage dazu führt, daß die axial verschiebbare Welle sich mit dem Dreh-Antriebselement dreht. (Fig. 7)

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12. 12. Drucker nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die axial verschiebbare Welle (26) über ein drehbares Lager- und Befestigungsteil an dem oberen Teil der Axial-Antriebseinrichtung mit dieser drehbar verbunden ist₀

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