DE1260206B - Pneumatically operated hammer system for a printer - Google Patents
Pneumatically operated hammer system for a printerInfo
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DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
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23. September 1965
1. Februar 1968S99599IXc / 42m6
September 23, 1965
1st February 1968
Die Leistung eines Schnelldruckers ist abhängig von der Anzahl der je Zeiteinheit ausführbaren Druckvorgänge und von der Anzahl der druckbaren, voneinander verschiedenen Zeichen. Für das Konzept eines Schnelldruckers ist hauptsächlich das Produkt aus beiden Größen von Bedeutung, das seinerseits die Oberflächengeschwindigkeit des Typenträgers wesentlich bestimmt. Die Leistungssteigerung eines Schnelldruckers, sei es durch Erweiterung des Zeichenvorrats oder durch Vermehrung der je Zeiteinheit abdruckbaren Zeichen oder durch beides zugleich, bedingt daher zunächst eine höhere Typenträgergeschwindigkeit. Für das gesamte Hammersystem, das aus Druckhammer mit Antriebs- und Auslösemechanismus besteht, ergeben sich daher folgende Forderungen: Um eine scharfe, nicht verwischte Schrift zu erhalten, muß bei fliegendem Druck mit hoher Typengeschwindigkeit eine hinreichend kurze Kontaktzeit zwischen Papier und Färb- und Typenträger erzielt werden. Die Kontaktzeit wird dabei um so kürzer, je höher die Stoßgeschwindigkeit des Hammers ist, mit der er das Papier oder den Typenträger trifft. Zur Erzielung von Schriftzeichen mit ausreichender Schärfe sind Stoßgeschwindigkeiten des Hammers erforderlich, die mindestens so groß sind wie die Oberflächengeschwindigkeit des Typenträgers.The performance of a high-speed printer depends on the number of items that can be executed per unit of time Printing processes and the number of printable, different characters. For the concept of a high-speed printer, the product of both sizes is mainly important, which in turn the surface speed of the type carrier is essentially determined. The increase in performance of a high-speed printer, be it by expanding the character set or by increasing the number of characters per unit of time printable characters or both at the same time, therefore initially requires a higher type carrier speed. For the entire hammer system, which consists of a print hammer with a drive and trigger mechanism, therefore result the following requirements: In order to get a sharp, non-smudged writing, must be with flying High-speed printing has a sufficiently short contact time between paper and Color and type carriers can be achieved. The contact time becomes shorter, the higher the impact speed of the hammer with which it hits the paper or the type carrier. To achieve Character with sufficient sharpness are required impact speeds of the hammer that are at least as great as the surface speed of the type carrier.
Es ist nun eine Reihe von Druckanordnungen mit hoher Leistung bekanntgeworden, bei denen die zum
Drucken benötigte Energie im Mechanismus selbst aus der elektrischen in die mechanische Form umgewandelt
wird. Dies hat aber den entscheidenden Nachteil, daß die Energieumwandlung mit einem solchen
schlechten Wirkungsgrad erfolgt, daß zum Abtransport der anfallenden Verlustwärme, die bei Verbleib
im Mechanismus einen die Funktion unterbindenden Temperaturanstieg zur Folge hätte, ein Leistungsaufwand
für die Kühlluft erforderlich wäre, der für sich allein ein Vielfaches der Energie beträgt,
die je Zeiteinheit maximal zum Drucken notwendig ist. Dieser Nachteil entfällt, wenn die Energieumwandlung
am Ort des Energieverbrauches vermieden wird, indem dem Druckmechanismus die Energie in
der mechanischen Form zugeführt wird, z. B. in Form von Druckluft. Eine solche Anordnung ist z. B.
aus der USA.-Patentschrift 3 045 590 bekanntgeworden. Das dort gezeigte Hammersystem besteht im
wesentlichen aus einem mit Druckluft gefüllten Zylinder, der an einer Seite geschlossen ist und dessen
andere Seite mittels eines in diesem Zylinder gleitenden Kolbens abgeschlossen ist. Der Kolben besitzt
auf der zum Zylinder hinausragenden Seite einen Pneumatisch betriebenes Hammersystem für
einen DruckerA number of high performance printing arrangements have now become known in which the energy required for printing is converted from electrical to mechanical form in the mechanism itself. However, this has the decisive disadvantage that the energy conversion takes place with such a poor efficiency that to remove the resulting heat loss, which would result in a temperature increase that would prevent the function from remaining in the mechanism, a power expenditure for the cooling air would be required, which in itself is a multiple of the maximum energy required for printing per unit of time. This disadvantage does not apply if the energy conversion at the place of energy consumption is avoided in that the energy is supplied to the printing mechanism in the mechanical form, e.g. B. in the form of compressed air. Such an arrangement is e.g. B. from US Pat. No. 3,045,590. The hammer system shown there consists essentially of a cylinder filled with compressed air, which is closed on one side and the other side of which is closed by means of a piston sliding in this cylinder. The piston has a pneumatically operated hammer system on the side protruding towards the cylinder
a printer
Anmelder:Applicant:
Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, 8000 München 2, Wittelsbacherplatz 2Siemens Aktiengesellschaft, Berlin and Munich, 8000 Munich 2, Wittelsbacherplatz 2
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Dr.-Ing. Karl Lindner, 7036 SchönaichDr.-Ing. Karl Lindner, 7036 Schönaich
Stempel, an dessen Ende ein Druckhammer angebracht ist. Der Druckvorgang wird ausgelöst durch
Betätigung einer Klinke, die an einer am Stempel befindlichen Nase angreift und die zum Zeitpunkt des
Druckes elektromagnetisch ausgelöst wird. Die in dem Zylinder befindliche Druckluft treibt den Kolben
aus dem Zylinder, bis der Druckhammer am zu bedruckenden Medium anschlägt. Dabei gibt der Kolben
eine in der Zylinderwand befindliche Öffnung frei, durch die nun die Druckluft entweichen kann,
so daß eine am Stempel angebrachte Rückholfeder den Stempel nunmehr in seiner Anfangslage zurückholen
kann, wo er durch die Klinke arretiert wird.
Diese Anordnung besitzt aber besonders im Hinblick auf die eingangs erhobene Forderung der hohen
Stoßgeschwindigkeit einen entscheidenden Nachteil. Die kinetische Energie, die der Hammer nämlich im
Augenblick des Stoßes haben darf, ist nach oben begrenzt, weil sonst das zu bedruckende Medium zerstört
würde. Mit wachsender Stoßgeschwindigkeit muß daher die Hammermasse dem Quadrat der
Stoßgeschwindigkeit proportional abnehmen. Da nun die kinetische Energie der bekannten Anordnung
konstruktionsbedingt relativ hoch ist, so ist damit die Stoßgeschwindigkeit und die Druckgeschwindigkeit
zwangläufig beschränkt. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß zum Auslösen des Druckvorganges mechanische
Teile verwendet werden, die nicht mit beliebiger Genauigkeit gefertigt werden können. Da aber
nach Maßgabe des vorgegebenen zulässigen Schriftstandfehlers die Toleranz für den Stoßzeitpunkt umgekehrt
proportional der Geschwindigkeit des Typenträgers ist, so läßt sich auch aus diesem Grund bei
der bekannten Anordnung die Druckgeschwindigkeit nicht beliebig steigern. Weiterhin ist zum Beschleunigen
des Auslösemechanismus ein relativ hoher Energieaufwand nötig, der der obenerwähnten un-Stamp with a print hammer attached to the end. The printing process is triggered by actuating a latch which engages a nose on the stamp and which is triggered electromagnetically at the time of printing. The compressed air in the cylinder drives the piston out of the cylinder until the print hammer strikes the medium to be printed. The piston releases an opening in the cylinder wall through which the compressed air can now escape, so that a return spring attached to the punch can now bring the punch back into its initial position, where it is locked by the pawl.
However, this arrangement has a decisive disadvantage, particularly with regard to the requirement of high impact speed raised at the beginning. The kinetic energy that the hammer is allowed to have at the moment of impact is limited, because otherwise the medium to be printed would be destroyed. As the impact velocity increases, the hammer mass must therefore decrease proportionally to the square of the impact velocity. Since the kinetic energy of the known arrangement is relatively high due to the design, the impact speed and the printing speed are inevitably limited. Another disadvantage is that mechanical parts are used to trigger the printing process, which cannot be manufactured with any precision. However, since the tolerance for the time of impact is inversely proportional to the speed of the type carrier in accordance with the specified permissible writing error, the printing speed cannot be increased arbitrarily with the known arrangement for this reason either. Furthermore, a relatively high expenditure of energy is necessary to accelerate the release mechanism, which corresponds to the above-mentioned un-
709 747/285709 747/285
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erwünschten Wärmeentwicklung ebenfalls Vorschub Das Hammersystem für den Schnelldrucker bestehtDesired heat development also feed The hammer system for the high-speed printer exists
leistet. Ein weiterer Nachteil der bekannten Anord- im wesentlichen aus einem in einem Zylinder 2 freiperform. Another disadvantage of the known arrangement essentially consists of a cylinder 2 free
nung ist darin zu erblicken, daß zum Zurückholen fliegenden Hammer 1, der seinerseits aus drei Teilention can be seen in the fact that to retrieve the flying hammer 1, which in turn consists of three parts
des Druckstempels eine Schraubenfeder verwendet zusammengesetzt ist. So besteht der Hammer aus wird, die als selbstschwingungsfähiges Gebilde eine 5 einem Teil la, der aus einem Werkstoff niederen Schwingung anfacht, die spätestens bis zum frühest spezifischen Gewichts besteht, einer Ankerplatte 1 & möglichen nächsten Auslösezeitpunkt abgeklungen aus ferromagnetischem Material und endlich einem sein muß, weil der Hammer zu diesem Zeitpunkt dritten Teil 1 c, der aus einem Werkstoff mit hoher wieder seine definierte Ausgangslage innehaben muß. innerer Reibung besteht, also eine hohe Dämpfung Andernfalls würde der zufallsbedingte Fehler der io besitzt. Die Ankerplatte 1 b wird von einem Elektro-Ausgangslage über Stoßweg und Stoßzeit in den magneten 3 gehalten, der von einer Erregerwicklung 4 Schriftstandfehler eingehen. dauernd erregt wird. Aus einer Sammelleitung 5, in Aus der britischen Patentschrift 933 909 ist weiter- der ein belastungsunabhängiger, konstanter Lufthin eine Anordnung bekannt, mit einem in einem druck herrscht, wird die Speicherkammer 6 über die Zylinder frei fliegenden kolbenförmigen Druck- 15 Drossel 7 mit Druckluft gefüllt, die nun eine Kraft hammer, der in seiner Ruhelage mit einer Stirnfläche auf den die Austrittsöffnung 8 verschließenden Hameine Öffnung verschließt, die den Zylinder mit einer mer 1 ausübt. Diese Kraft ist kleiner als die Halte-Speicherkammer verbindet, und einem an derselben kraft des Elektromagneten 3. Liegt nun ein Druck-Stirnseite angeordneten steuerbaren Elektromagneten befehl vor, so erhält die bis dahin stromlos gebliezum Halten des Druckhammers, der eine der Kraft 20 bene Abwurfwicklung 9 einen Impuls, der ein dem des Treibmittels entgegengesetzte und größere Kraft bisher durch die Spule 4 erzeugten Magnetfeld entauf den Kolben ausübt und dessen den Druckhammer gegengesetztes und etwa gleich großes Feld erzeugt, haltende Feldstärke durch einen Druckbefehl so weit Damit verschwindet die den Hammer haltende Kraft, vermindert wird, daß die Kraft des Druckmittels zum so daß er nun durch den in der Kammer 6 wirken-Bewegen des Druckhammers ausreicht. Diese be- 25 den Druck nach außen beschleunigt wird. Nachdem bekannte Anordnung beseitigt bereits einige der der Hammer sich eine Zeitlang auf den Stoßwider-Nachteile der aus der obengenannten USA.-Patent- stand 12, der durch den Typenträger oder das zu beschrift bekanntgewordenen Anordnung. Sie besitzt druckende Papier dargestellt wird, zu bewegt hat, jedoch noch den Nachteil, daß der Druckhammer gibt er eine Drossel 10 frei, die in eine Niederdrucknach Ausführen eines Druckvorganges und Reflexion 30 leitung 11 mündet. Von diesem Punkt ab fliegt der an dem Stoßwiderstand mit nahezu der ganzen Ener- Hammer etwa mit gleichbleibender Geschwindigkeit gie, die er nach Ausführen des Druckvorganges noch weiter nach außen, weil das Abfließen der Luft in besitzt, auf die Öffnung und den Elektromagneten der Niederdruckleitung 11 einen Druckabfall im zufliegt. Dabei ist nicht zu vermeiden, daß der Harn- Raum hinter dem Kolben bewirkt. Der Hammer trifft mer dort beim Auftreffen wiederum reflektiert wird 35 am Ende seines Weges auf den Widerstand 12 und und bis zum völligen Stillstand möglicherweise meh- wird dort unter Energieverlust reflektiert. Auf seinem rere Prellungen erfährt. Rückweg trennt er zunächst den über die öffnung 8the pressure ram is composed of a coil spring used. So the hammer consists of a 5 a part la, which is made of a material with a low vibration, which is at the latest up to the earliest specific weight, an anchor plate 1 & possible next triggering point decayed from ferromagnetic material and finally has to be one , because the hammer at this point in time third part 1c, which must be made of a material with a high again to have its defined starting position. internal friction exists, i.e. high damping otherwise the random error would have the io. The armature plate 1 b is held in the magnet 3 by an electrical starting position via shock travel and shock time, which is received by an exciter winding 4 written status errors. is constantly excited. From a collecting line 5, in British patent specification 933 909, a load-independent, constant air in an arrangement is known, with a pressure prevailing, the storage chamber 6 is filled with compressed air via the cylinder free-flying piston-shaped pressure throttle 7 , which now has a force hammer, which closes in its rest position with an end face on the Hameine closing the outlet opening 8, which exerts the cylinder with a 1 mer. This force is smaller than the holding storage chamber connects, and one at the same force of the electromagnet 3.If there is now a controllable electromagnet command arranged on the pressure face, the until then currentless to hold the print hammer receives one of the force 20 ejecting winding 9 a pulse which exerts a magnetic field opposite to that of the propellant and greater force previously generated by the coil 4 on the piston and whose field is opposite to the pressure hammer and generates approximately the same size, holding field strength by a pressure command so far that the force holding the hammer disappears , is reduced so that the force of the pressure medium is sufficient so that it is now acting in the chamber 6 by moving the pressure hammer. This causes the pressure to be accelerated outwards. The known arrangement eliminates some of the hammer for a while on the impact resistance disadvantages of the above-mentioned USA.-Patent Stand 12, the type carrier or the arrangement that has become known to be labeled. It has printing paper that is shown to be moved, but still has the disadvantage that the print hammer releases a throttle 10 which opens into a low pressure line 11 after a printing process and reflection 30 have been carried out. From this point onwards, the one at the shock resistance flies with almost the entire energy hammer at about the same speed, which he pours even further outwards after the printing process has been carried out, because the air flows out into the opening and the electromagnet of the low-pressure line 11 a pressure drop in the flies. In doing so, the urine space behind the piston cannot be avoided. The hammer hits more there when it hits it is again reflected 35 at the end of its path on the resistor 12 and and until it comes to a complete standstill possibly more is reflected there with a loss of energy. On his rere experiences bruises. On the way back, it first separates the via opening 8
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, mit der Speicherkammer 6 in Verbindung stehenden bei einer solchen Anordnung derartige Prellungen Zylinderraum von der Drossel 10 ab und verdichtet zu vermeiden, den Druckzeitpunkt möglichst genau 40 das abgetrennte Luftvolumen vor, wozu ein Teil der einzustellen und damit die Druckleistung eines sol- ihm verbleibenden kinetischen Energie verbraucht chen Schnelldruckers dadurch zu erhöhen, daß der wird. Infolgedessen kehrt der Hammer am Ende sei-Rücklauf des als Hammer dienenden frei fliegenden nes Rückweges mit vergleichsweise mäßiger GeKolbens so beeinflußt wird, daß er mit Vergleichs- schwindigkeit in seine Ausgangslage zurück und weise geringer kinetischer Energie in seine Ausgangs- 45 schlägt an den Polenden des Magneten an, der inzwilage zurückkehrt und dort von dem Elektromagneten sehen durch Abschalten des Abwurfstromes wiedei eingefangen und gehalten werden kann. Erfindungs- aktiv geworden ist und dadurch den Hammer einzugemäß wird dies dadurch erreicht, daß eine erste fangen und festzuhalten vermag. Hierbei wird dei Drossel vorgesehen ist, durch die das Treibmittel aus Überschuß an kinetischer Energie des rückkehrenden einer Versorgungsleitung in die Speicherkammer ein- 50 Hammers bis auf einen Rest, der das sichere Erreitritt, daß der Druckhammer nach einer Beschleuni- chen der Ausgangslage gewährleistet, in potentielle gungsstrecke, jedoch vor seinem Auftreffen auf einen Energie der Luft in der Speicherkammer zurückver-Stoßwiderstand, eine in der Zylinderwand befindliche wandelt. Das hat neben einer Einsparung an Energie zweite Drossel, die in eine Niederdrucldeitung mün- den zusätzlichen Vorteil, daß Schwingungen vermiedet, in Richtung auf die die Speicherkammer ab- 55 den werden, die auftreten könnten, wenn die kineschließende Öffnung freigibt und daß der Treib- tische Energie des auf den Elektromagneten aufpralmitteldruck, das Volumen der Speicherkammer, der !enden Hammers dazu ausreicht, sich wieder von ihm Querschnitt der Austrittsöffnung und der Querschnitt zu lösen. Das zwischen der Ankerplattelfe und dem der ersten Drossel so aufeinander abgestimmt sind, Teil la befindliche Dämpfungsmaterial Ic unterstützt daß der vom Stoßwiderstand reflektierte Hammer 60 dabei die Wirkung des eingeschlossenen Luftvolubeim Zurücklaufen so abgebremst und dabei seine mens. Wenn der Druckhammer wieder vom Magnekinetische Energie wenigstens teilweise in potentielle ten 3 eingefangen ist, ist die Öffnung 8 wieder verEnergie in Form von Treibmitteldruck umgewandelt schlossen, so daß sich der Druck in der Speicherwird, daß er am Ende des Rücklaufs eine Vergleichs- kammer 6 wieder aufbauen kann, worauf der Hamweise geringe kinetische Energie hat und von dem 65 mer 1 erneut druckbereit ist. Der Querschnitt der Elektromagneten eingefangen und gehalten wird. Drossel 7, der Querschnitt der Drossel 10 sowie derThe invention is therefore based on the object with the storage chamber 6 in connection in such an arrangement, such bruises of the cylinder space from the throttle 10 and compressed to avoid the printing time as precisely as possible before the separated air volume, including a part of the adjust and thus the pressure output of a solar remaining kinetic energy consumed chen high-speed printer by being. As a result, the hammer returns at the end of sei-reverse of the free-flying nes return path, which serves as a hammer, with a comparatively moderate piston is influenced in such a way that it returns to its starting position at a comparable speed and wise low kinetic energy in its output 45 strikes at the pole ends of the magnet, the intermediate position returns and see wiedei by the electromagnet there by switching off the ejection current can be captured and held. Invention has become active and thus the hammer in accordance with this is achieved in that a first is able to catch and hold. Here is dei Throttle is provided through which the propellant from excess kinetic energy of the returning a supply line in the storage chamber one 50 hammer except for a remainder, which the safe ride, that the print hammer guarantees after an acceleration of the starting position, in potential travel distance, but before it meets an energy of the air in the storage chamber, collision resistance converts one located in the cylinder wall. This has in addition to saving energy second throttle which opens into a low pressure line has the additional advantage that vibrations are avoided, in the direction of which the storage chamber will be blocked off, which could occur when the kine closing The opening releases and that the driving force of the medium pressure impinging on the electromagnet, the volume of the storage chamber, which is enough for the hammer to move away from it To solve the cross section of the outlet opening and the cross section. That between the anchor plate elf and the the first throttle are matched to each other, supports part la located damping material Ic that the hammer 60 reflected by the impact resistance thereby exerts the effect of the trapped air volume Walking back so slowed down and doing his mens. When the print hammer is back from the magnetic kinetic Energy is at least partially captured in potential th 3, the opening 8 is energized again converted into the form of propellant pressure, so that the pressure in the accumulator is that he can rebuild a comparison chamber 6 at the end of the return, whereupon the Hamweise has low kinetic energy and of which 65 mer 1 is ready to print again. The cross section of the Electromagnet is captured and held. Throttle 7, the cross section of the throttle 10 and the
Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Luftdruck in der Öffnung 8 sind im Ausführungsbei-In the following the invention is based on the air pressure in the opening 8 are in the embodiment
Figur näher erläutert. spiel so aufeinander abgestimmt, daß der nach er-Figure explained in more detail. match so that the
folgter Auslösung vom Widerstand 12 reflektierte Hammer bei Wiederannäherung an den Magneten so abgebremst wird, daß er vom Magneten 1 eingefangen und festgehalten werden kann. Außerdem ist der Querschnitt der Drossel 7 und der Querschnitt der Drossel 10 so aufeinander abgestimmt, daß einerseits bei geschlossener Öffnung 8 der Druck in der Kammer hinreichend schnell seinen maximalen Wert erreicht und daß andererseits bei offenem Durchgang von 7 nach 10 der Druck in dem dazwischenliegenden Raum hinreichend schnell und weit absinkt. Ein besonderer Vorteil der Anordnung ist darin zu erblicken, daß die Abhängigkeit des Auslösezeitpunktes von Fertigungsungenauigkeiten des Mechanismus weitgehend vermieden und die Zahl der Fehlerquellen, die die Synchronisierung der Bewegung des Hammers zu derjenigen des Typenträgers beeinträchtigen können, auf ein Minimum beschränkt wird. Das Fehlen jeglicher selbstschwingfähiger Gebilde sowie die kleinen bewegten Massen bewirken weiter, daß die Anordnung ein sehr günstiges Schwingungsverhalten besitzt, so daß sich hohe Druckleistungen erreichen lassen.following triggering of the resistor 12, Hammer reflected on approaching the magnet like this is braked so that it can be caught and held by the magnet 1. Besides, the Cross section of the throttle 7 and the cross section of the throttle 10 are matched to one another so that on the one hand with the opening 8 closed, the pressure in the chamber quickly reaches its maximum value and that on the other hand with an open passage from 7 to 10 the pressure in the intermediate one Space sinks sufficiently quickly and far. A particular advantage of the arrangement can be seen in the fact that that the dependence of the release time on manufacturing inaccuracies of the mechanism largely avoided and the number of sources of error that the synchronization of the movement of the Hammer to affect that of the type carrier is limited to a minimum. That The absence of any self-oscillating structure as well as the small moving masses cause further that the arrangement has a very favorable vibration behavior, so that high pressure outputs can be achieved permit.
Claims (3)
österreichische Patentschrift Nr. 228 544;
britische Patentschrift Nr. 933 909;
USA.-Patentschrift Nr. 3 045 590.Considered publications:
Austrian Patent No. 228 544;
British Patent No. 933,909;
U.S. Patent No. 3,045,590.
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GB1095742A (en) | 1967-12-20 |
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