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Nadeldruckwerk für Schnelldrucker In vielen Bereichen der Technik
besteht die Aufgabe, alphanumerische Zeichen, wie Buchstaben, Ziffern u. dgl., mit
möglichst hoher Geschwindigkeit zu drucken, beispielsweise bei Druckwerken für elektronische
Datenverarbeitungsanlagen, Recheneinrichtungen u. dgl. Die Geschwindigkeit des Zeichendrucks
ist von maßgeblicher Bedeutung für die Leistungsfähigkeit der Gesamtanlage, da gewöhnlich
der Fluß der ankommenden Informationen rascher ist, als diese in alphanumerische
Zeichen umgewandelt werden können.
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Für den Schnelldruck werden vielfach sogenannte Parallel- oder Zeilendrucker
verwendet, die gleichzeitig in einem Arbeitsvorgang mehrere oder sogar eine ganze
Zeile von alphanumerischen Zeichen abdrucken. Bei einer typischen Ausführungsform
ist beispielsweise ein Druckzylinder vorgesehen, der die ganze Länge einer Druckzeile
überragt und praktisch eine Zusammenfassung einer ganzen Reihe zusammengeschweißter
Typenräder darstellt. Dieser Typenzylinder rotiert mit einer konstanten hohen Geschwindigkeit.
Hinter dem Papier sind in jeder Druckposition Hämmer angebracht, und es werden jeweils
sämtliche gleichen Zeichen einer Druckzeile durch gleichzeitige Betätigung der entsprechenden
Hämmer zugleich gedruckt. Derartige Zeilen- oder Paralleldrucker können mehr Informationswerte
pro Zeiteinheit drucken als eine Schreibmaschine, der Gewinn an Schnelligkeit wird
aber durch Anordnung komplizierter Hilfseinrichtungen erkauft. Diese Geräte erfordern
eine Serienparallelumformung von nacheinander ankommenden Informationen und den
Einsatz von verhältnismäßig komplizierten Puffern oder Speichern, weil ohne diese
die Serienparallelumformung nicht vollzogen werden kann. Der apparative Aufwand
und die Kosten derartiger Druckwerke sind daher hoch.
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Häufig besteht die Forderung, alphanumerische Zeichen einzeln in der
Folge des Informationsflusses zu drucken. Für diesen Zweck können schreibmaschinenartige
Einrichtungen verwendet werden, etwa einfache Schreibmaschinen mit Typenhebeln oder
Schreibmaschinen mit Kugelkopf. Derartige Schreibvorrichtungen haben jedoch den
schwerwiegenden Nachteil, daß die Schreibgeschwindigkeit recht begrenzt ist, insbesondere
durch die mechanische Trägheit der Typen oder der Einstellorgane für den Kugelkopf.
Die praktisch erreichbare Grenze der Schreibgeschwindigkeit liegt derzeit bei etwa
15 Zeichen pro Sekunde. Bei anderen Ausführungsformen, die eine höhere Schreibgeschwindigkeit
zulassen, ist der Druck mit einer starken und störenden Geräuschentwicklung verbunden.
Weiter ist es in verschiedenen Ausbildungsformen bekannt, bei Druckwerken eine Nadelmatrix
zu verwenden, um damit jedes einzelne alphanumerische Zeichen zu bilden. Das gedruckte
Zeichen setzt sich aus einer Mehrzahl von Einzelabdrucken oder Punkten zusammen.
Eine gebräuchliche Matrix besteht beispielsweise aus 35 Nadeln, die in sieben Reihen
von je fünf Nadeln angeordnet sind und die Darstellung praktisch aller alphanumerischer
Zeichen gestatten.
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Die Erfindung richtet sich auf ein derartiges Nadeldruckwerk für Schnelldrucker,
bei dem die Nadeln in Form einer Matrix angeordnet sind, jede Nadel durch eine mechanische
Einrichtung mit einem zugehörigen Magneten für die Betätigung der Nadel verbunden
ist und die Magnete in ein und demselben Block mit den Nadeln und der Halterung
der Nadelmatrix gruppenweise in mehreren Ebenen angebracht sind.
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Es ist ein Drahtdrucker der vorbezeichneten Art zum gleichzeitigen
Drucken einer Schreibzeile, bei dem die einzelnen Zeichen zeilenweise bzw. spaltenweise
aus einer bestimmten Anzahl von Punkten aufgebaut werden und die Schreibstifte von
individuellen Schreibmagneten betätigt werden, beschrieben worden (deutsches Gebrauchsmuster
1831637), welcher dadurch gekennzeichnet ist, daß so viele Druckstifte und damit
Betätigungsmagneten zu einer Einheit zusammengefaßt sind, als sich Druckstifte auf
der Längsausdehnung eines Betätigungsmagneten längs der Schreibzeile nebeneinander
anordnen lassen. Die Betätigungsmagneten können auf zwei Kreisbögen in einer Ebene
senkrecht zur Druckebene und senkrecht zur Schreibzeile derart angeordnet werden,
daß die Druckstifte der hinteren Reihe jeweils zwischen zwei Elektromagneten der
vorderen Reihe hindurchführen, wobei die Schreibdrähte so geführt sind, daß ihre
Enden in der Druckebene in der Zeilenrichtung nebeneinander liegen.
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Bei diesem bekannten Drahtdrucker sind die Schreibdrähte nicht in
Form einer Matrix für ein ganzes
Zeichen angeordnet, sondern sie
enden alle nebeneinander in einer Reihe, die mehrere Zeichen einer Zeile überspannt.
Die vollständigen Zeichen werden nacheinander aus derartigen Reihen aufgebaut. Für
den gleichzeitigen Druck eines ganzen Zeichens, d. h. aller für ein ganzes Zeichen
erforderlichen Nadeln, ist dieses Druckwerk nicht geeignet. Weiterhin liegen die
Magneten immer in Nadelrichtung hinter den Nadeln, so daß sich eine verhältnismäßig
große Längenausdehnung der Kombination von Nadeln und Magneten ergibt. Außer bei
den direkt in der Mitte liegenden Magneten erfolgt der Ankerdruck nicht direkt in
Richtung der zugehörigen Nadeln, sondern es ist eine Umlenkung bei der Kraftübertragung
erforderlich, was zu einem Kraftverschleiß führt und Schwierigkeiten bei der Justierung
mit sich bringen kann. Bei der bekannten Anordnung sind, insbesondere wenn eine
zu starke Umlenkung bei der Kraftübertragung vermieden werden soll, verhältnismäßig
lange Verbindungen zwischen der Schreibstelle und dem Magneten erforderlich, was
für Schnelldrucker ungünstig ist.
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Weiter ist eine Vorschubeinrichtung für die Aufzeichnungsträger bei
Nadeldruckern beschrieben worden (deutsche Patentschrift 1129 507), die es
gestattet, einen zweiten Aufzeichnungsträger mit einer anderen Geschwindigkeit zu
bewegen, als den ersten Aufzeichnungsträger. Das Nadeldruckwerk selbst weist wiederum
keine Nadelmatrix mit einer rasterförmigen Anordnung der Nadeln auf, sondern eine
Reihe von gebogenen Druckdrähten, die im Kopf zu einer Punktzeile auslaufen. Die
Betätigungsmagnete sind, bezogen auf die Längsrichtung der Druckdrähte, ebenfalls
hinter den Druckdrähten angeordnet, mit einer gewissen fächerförmigen Aufgliederung
infolge des Platzbedarfs der Magneten. Die Kraftübertragung erfolgt nicht geradlinig,
ausgenommen die direkt in der Mitte befindlichen Magneten, sondern es ist eine Umlenkung
bei der Kraftübertragung erforderlich. Hierzu sind die Druckdrähte nach Art von
Bowdenzügen ausgebildet. Bei Bowdenzügen müssen zur Kraft- und Bewegungsübertragung
vergleichsweise große Massen bewegt werden, was für die Schreibgeschwindigkeit ungünstig
ist, und derartige Ausbildungen führen bei rasterförmiger Anordnung der Druckpunkte
leicht zu Schwierigkeiten bei der Justierung, Ungenauigkeiten des gedruckten Zeichens,
Störanfälligkeit u. dgl.
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Schließlich ist ein Druckwerk für den Abdruck von Zeichen, die aus
Punkten aufgebaut sind, welche durch die Abfühlung von Lochkarten ausgewählt werden,
bekanntgeworden- (deutsche Patentschrift 1088 741), welches gekennzeichnet ist durch
die Verwendung eines an sich bekannten elektromagnetisch gesteuerten Drahtdruckers,
dessen Druckköpfe nicht nur zeilenweise nebeneinander, sondern auch in mehreren
Zeilen untereinander angeordnet sind. Bezüglich der hier interessierenden Anordnung
und Verbindung von Magneten und Druckstiften gilt im wesentlichen das Gleiche wie
für das vorausgehend erörterte Nadeldruckwerk. Auch hier kommen Bowdenzüge u. dgl.
für die Kraft- und Bewegungsübertragung von den Magneten auf die Druckstifte zur
Anwendung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Nadeldruckwerk für Schnelldrucker
zu schaffen, das bei betriebssicherer, geräuscharmer und störunanfälliger Arbeitsweise
insgesamt und besonders hinsichtlich der Kraft- und Bewegungsübertragung zwischen
den Magneten und den Nadeln einfacher als die bisher bekannten Vorrichtungen ausgebildet
ist, keine Umlenkung bei der Kraftübertragung erfordert, geringe bewegte Massen
und kurze Kraftübertragungswege aufweist, in gedrungener Gestalt mit geringer Raumbeanspruchung
ausgebildet werden kann und leicht und billig zu fertigen, montieren und justieren
ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Nadeldruckwerk der angegebenen
Art, bei dem die Nadeln in Form einer Matrix angeordnet sind, jede Nadel durch eine
mechanische Einrichtung mit einem zugehörigen Magneten für die Betätigung der Nadel
verbunden ist und die Magneten in ein und demselben Block mit den Nadeln und der
Halterung der Nadelmatrix gruppenweise in mehreren Ebenen angebracht sind, erfindungsgemäß
vorgesehen, daß die Magneten in bezug auf die Längsrichtung der Nadeln seitlich
von der Nadelmatrix angeordnet sind, die Köpfe der Nadeln in Ebenen liegen, die
den Ebenen der zugehörigen Magneten entsprechen, und die mechanische Verbindung
zwischen jeder Nadel und dem zugehörigen Magneten aus einer Verlängerung des Magnetankers
besteht, die mit ihrem freien Ende etwa rechtwinklig an der Nadel angreift und durch
ein Öhr am Kopf der Nadel reicht.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Magneten gruppenweise
in mehreren Ebenen übereinander auf nur zwei Seiten der Nadelmatrix angeordnet.
Hierdurch wird eine schmale blockförmige Ausbildung des Nadeldruckwerks von ungewöhnlich
geringem Raumbedarf erzielt.
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Vorzugsweise besteht die Verlängerung des Magnetankers aus einem verbiegbaren
Stift, der fest an dem Magnetanker oder einem senkrechten vorspringenden Steg des
Magnetankers befestigt ist und durch das Öhr am Kopf der Nadel reicht.
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Zweckmäßig trägt die Nadel einen aufgesteckten verstärkten Kopf mit
einem Öhr, dessen freier Durchmesser größer als der Außendurchmesser der eingreifenden
Magnetankerverlängerung ist.
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Das Nadeldruckwerk gemäß der Erfindung weist gegenüber den bekannten
Einrichtungen sehr geringe bewegte Massen, keine Umlenkeinrichtungen der bisher
üblichen Art in der mechanischen Verbindung zwischen Magnet und Nadel und kürzeste
Kraftübertragungswege auf, so daß Verzögerungen bei der Bewegungsübermittlung weitgehend
ausgeschlossen sind und das Druckwerk sehr schnell arbeitet. Die mechanische Verbindung
in Form der etwa rechtwinklig an der Nadel angreifenden Ankerverlängerung führt
zu einer geringstmöglichen Reibung bei der Kraftübertragung vom Magneten bis zur
Nadelspitze und ermöglicht eine sehr bequeme Justierung der Nadeln. Störungsquellen
mechanischer Art sind weitgehend ausgeschaltet und infolge der erfindungsgemäßen
Anordnung von Magneten, Magnetankerver-1'ängerungen und Nadeln ist der Raumbedarf
des Druckwerks ungewöhnlich gering.
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Irgendein Hinweis auf eine der Erfindung entsprechende oder ähnliche
Ausbildung eines Nadeldruckwerks findet sich in dem bekanntgewordenen Stand der
Technik nicht. Andererseits wird hierdurch die zugrunde liegende Aufgabe in vollem
Umfang gelöst, was eine Vereinigung einer Mehrzahl vorteilhafter Eigenschaften bei
überraschend einfacher Gesamtausbildung des Nadeldruckwerks bedeutet.
Die
Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit der Zeichnung, in der als Beispiel
eine besonders bevorzugte Ausführungsform dargestellt ist, weiter erläutert.
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A b b. 1 zeigt einen senkrechten Schnitt durch das Nadeldruckwerk;
A b b. 2 zeigt eine Draufsicht auf das Nadeldruckwerk gemäß A b b. 1.
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Das Nadeldruckwerk weist eine Mehrzahl von Magneten 1 auf, die zusammen
mit Nadeln 2 einer Nadelmatrix 3 und einer Halterung 4 der Nadelmatrix in einem
Block oder Gehäuse 5 angeordnet sind. Die Nadelmatrix 3 umfaßt eine Mehrzahl von
Nadeln, die sich etwa in der Mitte des Druckwerks befinden und unterschiedliche
Längen aufweisen, so daß die unteren Spitzen der Nadeln in gleicher Höhe enden.
Sowohl die Magneten als auch die Nadeln sind gruppenweise in verschiedenen Ebenen
A, B, C,
D, E angeordnet. Jede Nadel 2 ist mit dem zugehörigen Magneten 1
durch eine Verlängerung 6 eines Magnetankers 7 verbunden, die in einen Kopf 8 der
zugehörigen Nadel eingreift.
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Der Magnetanker 7 ist über der Wicklung 9 und dem Magnetkern 10 angeordnet
und springt mit seinem freien Ende 11 in Richtung auf die zugeordnete Nadel 2 vor.
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An dem freien Ende des Magnetankers ist die Verlängerung 6 befestigt,
welche die Verbindung mit der zugehörigen Nadel t herstellt. Bei der dargestellten
Ausführungsform weist der Magnetanker vorn zwei abwärts gebogene Teile
12, 12 a auf, wobei die vorzugsweise in Form eines Stiftes 13 ausgebildete
Verlängerung 6 in entsprechenden Löchern dieser Teile steckt. Bei einer anderen
vorteilhaften Ausführungsform ist am freien Ende des Magnetankers ein senkrechter
Steg befestigt, etwa aus einem dünnen Blech, das zur Aufnahme und zum Einklemmen
des Stiftes 13 an zwei Stellen eingeschnitten und dazwischen etwas ausgebogen ist.
Die Befestigung der Verlängerung 6 am Magnetanker 7 kann auch in irgendeiner anderen
geeigneten Weise erfolgen, z. B. kann der Stift direkt am Vorderende eines geraden
plattenförmigen Ankers angebracht sein, etwa durch Einklemmen, Löten, Schweißen
od. dgl.
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Die Verlängerung 6 des Magnetankers, d. h. bei der dargestellten Ausführungsform
der Stift 13, besteht zweckmäßig aus einem biegbaren Material, z. B. aus einem Metalldraht.
In dieser Weise kann die Stellung der von dem Stift getragenen Nadel bequem durch
leichtes Verbiegen des Stiftes nach allen Richtungen angepaßt werden, was die Einstellung
sämtlicher Nadeln auf übereinstimmende Höhe der unteren Nadelspitzen und damit die
Justierung des Nadeldruckwerks sehr einfach macht.
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Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform besteht die Ankerverlängerung
aus einem stehenden dünnen Blechstreifen, der zweckmäßig nach vorn hin schmaler
wird und eine seitliche Verbiegung gestattet, so daß eine seitliche Justage nicht
erforderlich ist. Bei einer besonders einfachen und in der Herstellung billigen
Ausführungsform besteht die Ankerverlängerung aus einer nach vorn verjüngten einstückigen
Fortsetzung des Magnetankers.
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Das freie Ende der Verlängerung 6 ist mit dem Kopf 8 der zugehörigen
Nadel 2 verbunden. Dabei reicht die Verlängerung 6 durch ein Öhr 14 im Kopf der
Nadel. Dies erleichtert den Zusammenbau des Druckwerks, die Wartung und einen Austausch
von Teilen. Vorzugsweise ist auf jede Nadel ein verstärkter Kopf 15, beispielsweise
in Form einer Kappe aus Kunststoff, aufgesteckt, der ein Öhr aufweist, dessen freier
Durchmesser größer als der Außendurchmesser der eingreifenden Magnetankerverlängerung,
bei der dargestellten Ausführungsform also des Stiftes 13, ist. Bei der Erregung
des zugeordneten Magnets kann dann die Ankerverlängerung 6 eine gewisse Anfangsgeschwindigkeit
erreichen, bevor sie durch Eingriff mit dem unteren Ende des Öhrs die Nadel abwärts
bewegt; dasselbe gilt für die Rückbewegung. In dieser Weise erfolgt die Anfangsphase
der Ankerbewegung praktisch ohne jede Reibung gleitender Teile, was die Geschwindigkeit
der Nadelbewegung und damit die Schreibgeschwindigkeit des Druckwerks erhöht. Ein
Ausschlagen des Öhrs 14 oder des Vorderendes der Magnetankerverlängerung 6 tritt
wegen der selbstschmierenden und zähfesten Eigenschaften derartiger Kunststoffe
selbst bei den erzielbaren Schreibgeschwindigkeiten, beispielsweise etwa 50 Zeichen
pro Sekunde, nicht ein.
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Ein weiterer Vorteil der Verwendung von verstärkten Köpfen in Verbindung
mit Nadeln, die über ihre Länge gleichbleibenden Durchmesser aufweisen, besteht
in der Vermeidung von Verzerrungen der gedruckten Zeichen, wie sie bei Anordnung
von Nadeln mit über ihre Länge unterschiedlichem Durchmesser häufig auftreten.
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Die Nadeln sind, wie bereits erwähnt, etwa im Zentrum des Druckwerks
in Form einer Matrix angeordnet; bei der in den Abbildungen dargestellten Ausführungsform
sind beispielsweise sieben Reihen von je fünf Nadeln vorgesehen, so daß sich ein
35er Raster ergibt. Die Köpfe jeder Nadelgruppe, d. h. hier von je fünf Nadeln,
liegen in gleicher Ebene vor der zugeordneten Gruppe von Magneten. Unten sind die
Nadeln zweckmäßig in ein oder mehreren durchlochten Platten, z. B. den Platten 16
und 17 geführt. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, die Nadeln im unteren
Bereich in einem mit entsprechenden Löchern versehenen einzigen Kegelstumpf zu führen.
Hierdurch wird eine noch bessere Führung und ein bequemeres Einsetzen der Nadeln
erreicht.
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Die Nadeln können ohne Schwierigkeit so angeordnet werden, daß die
Köpfe bei Draufsicht auf das Druckwerk in einer Fläche von etwa 2 - 3 cm liegen,
während die unteren Nadelspitzen in einer Fläche von etwa der Größe einer Schreibmaschinentype,
gewünschtenfalls auch größer oder kleiner, enden. Die Nadeln sind hierzu schräg
durch die durchlochten Führungsplatten 16, 17 bzw. den Kegelstumpf geführt. Es ist
ersichtlich, daß durch geringe Änderungen des Abstands des Druckwerks bzw. der unteren
Nadelspitzen von der zu bedruckenden Unterlage die Größe der gedruckten Zeichen
geändert werden kann. Dies ist ein weiterer Vorteil gegenüber Druckwerken mit Schreibmaschinentypen.
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Die Magnete 1 sind so um die Nadelmatrix 3 angeordnet, daß
jede Magnetankerverlängerung 6 auf die zugehörige Nadel 2 gerichtet ist. Dabei greifen
die Magnetankerverlängerungen 6 etwa rechtwinklig an den Köpfen der Nadeln an. Hierdurch
werden ein maximaler mechanischer Wirkungsgrad und eine Bewegung der Nadeln mit
geringstmöglichem Verschleiß sichergestellt.
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Die Magneten können in verschiedener Art gruppenweise in mehreren
Ebenen seitlich von der Nadelmatrix angeordnet sein, beispielsweise in einem
Kreis,
einem Halbkreis, in Kreissegmenten od. dgl. Bei der in den Zeichnungen dargestellten
bevorzugten Ausführungsform sind die Magneten gruppenweise übereinander nur auf
zwei Seiten der Nadelmatrix angeordnet. Für eine 35er Matrix sind geeignete Anordnungen,
z. B. fünf Gruppen zu je fünf Magneten auf der einen Seite und zwei Gruppen zu je
fünf Magneten auf der anderen Seite, wie in den Zeichnungen gezeigt, oder vier derartige
Gruppen auf der einen und drei derartige Gruppen auf der anderen Seite. Hierdurch
wird eine sehr gedrängte schmale Bauform von ungewöhnlich geringem Platzbedarf erzielt.
Bei Anordnung der Magneten rund um die Nadelmatrix ergibt sich ein sehr flaches
Nadeldruckwerk. Die Anordnung kann bequem den jeweils vorliegenden Forderungen angepaßt
werden. Bei allen Ausführungsformen ist es durch geeignete Anordnung der Nadelköpfe
in Ebenen, die den Ebenen der zugehörigen Magnete entsprechen, möglich, sämtliche
Magnetanker mit den zugehörigen Nadeln durch im wesentlichen gerade und etwa rechtwinklig
angreifende Ankerverlängerungen zu verbinden.
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Die Magneten der einzelnen Gruppen sind zweckmäßig auf gemeinsamen
Tragplatten 18 angeordnet, was eine Vereinfachung der Herstellung und Montage mit
sich bringt. Abweichend von der dargestellten Ausführungsform können die Tragplatten
aufgebogene Ränder aufweisen, die einen Anschlag zur Begrenzung der Bewegung des
freien Ankerendes bilden. Zwischen dem Anker und der Tragplatte kann eine Feder
angeordnet sein, die nach Beendigung der Magneterregung den Anker und damit die
zugeordnete Nadel in die Ruhelage zurückführt.
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Bei sämtlichen Ausführungsformen des Nadeldruckwerks sind die Magneten
mit den Nadeln und der Halterung der Nadelmatrix in einem einzigen Block oder Gehäuse
vereinigt. In diesem können auch die erforderlichen oder gewünschten Anschlüsse
und Hilfseinrichtungen untergebracht sein, so daß zum Zusammenschluß des Nadeldruckwerks
mit der Codiereinrichtung eine Kabelverbindung genügt.
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Es ist ersichtlich, daß die Betätigungsorgane für die Nadeln nicht
notwendigerweise aus Magneten bestehen müssen. Gegebenenfalls können an Stelle der
Magneten pneumatisch arbeitende Einrichtungen, z. B. kleine Luftzylinder, vorgesehen
werden, die einen beweglichen Teil aufweisen, der eine der Magnetankerverlängerung
entsprechende Verlängerung trägt. Magneten werden jedoch bevorzugt.
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Mit dem Nadeldruckwerk werden - insbesondere wegen der sehr geringen
bewegten Massen, der Vermeidung üblicher Umlenkungen bei der Bewegungsübermittlung,
der kurzen Kraftübertragungswege und der geringen Reibung bei dem gesamten Bewegungsvorgang
- Druckgeschwindigkeiten erzielt, wie sie bisher bei vergleichbaren Druckwerken
für den Seriendruck einzelner Zeichen nicht erreicht werden konnten, wobei die Vorrichtung
darüber hinaus ungewöhnlich leise und störungsfrei arbeitet und infolge Zusammenfassung
der gesamten Mechanik in einem einzigen Block die Herstellung, Wartung und Reparatur
damit ausgestatteter Druckeinrichtungen vereinfacht und verbilligt.