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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Antriebssysteme
und ist bei derartigen Maschinen wie beispielsweise
Prankiermaschinen mit drehbarer Drucktrommel mit deren
Druckvorrichtungen und deren Werteinstellvorrichtungen
einsetzbar.
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Die GB-A-2 142 410 beschreibt ein lineares Betätigungsglied
mit einer Welle mit D-förmigem Querschnitt, auf dessen
flacher Seite eine Zahnstange vorgesehen ist. Ein Ritzel
tritt in Eingriff mit der Zahnstange und wird über eine
Schnecke und ein Schneckenrad wird von einem Gleichstrommotor
angetrieben.
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Frankiermaschinen sind Geräte zum Aufbringen eines Wertes in
Form von Porto, welches auf ein Postversandstück wie
beispielsweise einen Umschlag aufgebracht wird. Der Begriff
Frankiermaschine umfaßt auch andere ähnliche Maschinen wie
beispielsweise Paketpostmaschinen. Maschinen dieser Art
drucken und buchen Porto, welches in der Maschine gespeichert
ist. In der Maschine sind Einrichtungen zur Einstellung eines
bestimmten Portowerts vorgesehen, der auf ein
Postversandstück aufgedruckt werden soll.
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Heutzutage verwendete Frankiermaschinen weisen typischerweise
eine Gruppe aus vier benachbarten Druckrädern auf, von denen
jedes Druckelementzeichen von Null bis Neun trägt. Die
Druckräder können unabhängig so eingestellt werden, daß ein
Benutzer jeden Portobetrag zwischen $00,00 (für
Versuchszwecke) und $99,99 einstellen kann.
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In der Vergangenheit wurden die Druckräder von
Frankiermaschinen von einem Benutzer per Hand eingestellt,
über eine Reihe mechanischer Laschen und Hebel. Die manuelle
Einstellung der Druckräder stellt für solche Benutzer kein
Problem dar, die täglich verhältnismäßig wenig Post
bearbeiten. Für Benutzer mit höherem Durchsatz wurden
allerdings die Einrichtungen der Maschinen in jüngerer Zeit
an einen automatischen Betrieb angepaßt.
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Weiterhin wurden Frankiermaschinen mit elektronischen
Buchungssystemen entwickelt, was zur Entwicklung von
Druckmechanismen und Werteinstellmechanismen geführt hat, die
mit den elektronischen Schaltungen auf solche Weise
zusammenarbeiten, daß die Fähigkeiten der Frankiermaschine
verbessert werden. Das U.S.-Patent Nr. 3 978 457 von Check et
al, angemeldet am 23. Dezember 1974, beschreibt eine
elektronische Frankiermaschine, bei welcher die Druck- und
Werteinstelleinrichtungen elektronisch gesteuert sind. Jedes
Druckrad wird zur Positionierung eines unterschiedlichen
Portobetrages durch eine Einrichtung mit einem unabhängig
drehbaren Zahnrad eingestellt. Die Zahnradvorrichtungen
gelangen jeweils einzeln mit einem Hauptzahnrad in Eingriff,
wobei das Hauptzahnrad innerhalb eines in Querrichtung
bewegbaren Schlittens drehbar angebracht ist. Der Schlitten
kann so bewegt werden, daß er wiederum das Hauptzahnrad dazu
veranlaßt, jeweils mit den Zahnradeinrichtungen in Eingriff
zu treten. Der Schlitten wird über ein Magnetspulenpaar
positioniert, welches über eine variable Gelenkverbindung
wirkt, und das Hauptzahnrad wird durch einen Schrittmotor
angetrieben. Die Drucktrommel wird von einem getrennten Motor
angetrieben. Ein elektronisches Steuersystem zum Betrieb der
Werteinstell- und Druckeinrichtungen in der korrekten
Reihenfolge entsprechend Werten, die durch Eingabe mit Hilfe
einer Tastatur ausgewählt werden, ist vollständig
beschrieben. Weiterhin wird darauf hingewiesen, daß die
Maschine abnehmbar auf einer Basis angebracht sein kann, die
verschiedene mechanische Antriebe enthält, obwohl die
Antriebe für die Einstellvorrichtung in der Maschine selbst
enthalten sind.
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Das U.S.-Patent Nr. 4 050 374 von Check, angemeldet am 21.
Juni 1976, beschreibt eine Einstellvorrichtung für eine
Frankiermaschine, ähnlich jener, die in der Maschine gemäß
dem früheren Patent Nr. 3 978 457 verwendet wird, welches
voranstehend erwähnt wurde, wobei die Magnetspulen zur
Positionierung des Hauptzahnradschlittens durch einen
Schrittmotor ersetzt sind. Weiterhin beschreibt es eine
Einrichtung zur drehfesten Verriegelung der Drucktrommel
während der Werteinstellung. Weitere Zielrichtungen und
Alternativen für die Einstellvorrichtung derartiger
Frankiermaschinensysteme sind in den U.S.-Patenten Nr.
3 965 815 und 3 977 320 von Lupkis et al beschrieben.
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Das U.S.-Patent Nr. 4 287 825 von Eckert, Jr. et al,
angemeldet am 30. Oktober 1979, beschreibt einen ähnlichen
Einstellmechanismus wie in dem voranstehend erwähnten U.S.-
Patent Nr. 4 050 374, mit einer abgeänderten
Verriegelungseinrichtung für die Drucktrommel während der
Werteauswahl.
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Das U.S.-Patent Nr. 4 367 676 von Clark, angemeldet am 22.
Mai 1981, beschreibt eine unterschiedliche Vorgehensweise bei
der Werteinstellung. Hier ist eine Gruppe von
Werteinstellzahnrädern mit gleicher Anzahl wie jener der
Druckräder antriebsmäßig jeweils mit einem zugehörigen
Druckrad verbunden, um die Druckräder einzustellen. Ein von
einem Schrittmotor gedrehtes Ritzel wird von Einstellzahnrad
zu Einstellzahnrad durch einen Zielverfolgungsmechanismus
verschoben, der von einem getrennten Motor angetrieben wird,
der gleichzeitig die Drucktrommel dreht. Das U.S.-Patent
4 140 055 von Lellemand, angemeldet am 06. Juni 1977,
beschreibt ein Druckradwert-Anderungssystem, welches eine
Planetenradgetriebeeinrichtung verwendet, bei welcher ein
exzentrisch angebrachtes Ritzel mit einem Ringrad innerhalb
einer Portodrucktrommel kämmt, welche das Portodruckrad
haltert.
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Weiterhin sind auch die U.S.-Patente mit den Nummern
4 301 507 und 4 287 825 interessant; das erstgenannte Patent
beschreibt im einzelnen ein elektronisches Steuersystem zur
Verwendung in einer elektronischen Frankiermaschine, und das
letztgenannte Patent beschreibt die mechanischen Aspekte der
Maschine. Die gleichzeitig anhängige europäische
Patentanmeldung Nr. 83 112 364.1 (EP-A-01 11 322), angemeldet
am 08. Dezember 1983, beschreibt weitere Einzelheiten
elektronischer Steuersysteme und ebenso mechanische Aspekte,
die für Frankiermaschinen geeignet sind, und beschreibt
spezifisch einen Drucker des Flachbettyps.
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Weiterhin sind auf diesem Gebiet die U.S.-Patente Nr.
3 965 815 und 3 977 320 von Interesse, welche
elektromechanische Einstellvorrichtungen für
Frankiermaschinen mit Drehtrommel betreffen. Andere Patente
von allgemeinem Interesse umfassen die U.S.-Patente
3 876 870, 3 890 491, 3 892 355, 3 916 361 und 3 949 203,
erteilt an Malavazos et al.
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Gemäß der Erfindung wird ein Antriebssystem zur Verfügung
gestellt, welches eine erste Getriebe- oder
Zahnradeinrichtung aufweist, die mit einem schraubenförmigen
Gewinde versehen und um eine Achse drehbar ist, eine zweite
Getriebe- oder Zahnradvorrichtung, die parallele Zähne auf
einer Oberfläche aufweist, die sich in der Richtung der Achse
erstreckt, wobei die Zähne in rechten Winkeln zu dieser
Richtung verlaufen, wodurch die Zähne der zweiten
Zahnradvorrichtung in einem Winkel zum Gewinde der ersten
Zahnradvorrichtung angeordnet sind, sowie ein Ritzel, welches
antriebsmäßig die erste und die zweite Zahnradvorrichtung an
diametral gegenüberliegenden Positionen verbindet, wobei die
Drehachse des Ritzels schräg in bezug auf die Zähne der
zweiten Zahnradvorrichtung um die Hälfte des genannten
Winkels angeordnet ist, so daß die Achse des Ritzels den
Winkel halbiert, und die Zähne des Ritzels in bezug auf die
Achse des Ritzels schräg um den halben Winkel angeordnet
sind, so daß sie parallel zu den Zähnen des zweiten Zahnrades
verlaufen, wo das Ritzel in Eingriff mit dem zweiten Zahnrad
tritt, und parallel zum schraubenförmigen Gewinde der ersten
Zahnradvorrichtung, wo das Ritzel in Eingriff mit der ersten
Zahnradvorrichtung tritt.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung erfolgt nun
beispielhaft eine Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
Es zeigt:
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Fig. 1 eine vereinfachte Perspektivansicht einer
Frankiermaschine mit einer Vorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung;
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Fig. 2 ein Blockschaltbild, welches die Beziehung von
Einzelteilen der Frankiermaschine erläutert;
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Fig. 3 eine Perspektivansicht eines drehbaren
Druckwertselektors für die Frankiermaschine von
Fig. 1;
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Fig. 4 einen Axialschnitt durch den Druckwertselektor
entlang der Linie 4-4 von Fig. 3, wobei die
Wertauswahlzahnstangen und deren Antrieb
dargestellt sind;
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Fig. 5 einen Querschnitt durch den Druckwertselektor
entlang der Linie 5-5 von Fig. 3, wobei der
Zahnstangenantrieb gezeigt ist;
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Fig. 6 eine Teilaufsicht auf den Selektor mit einer
Darstellung einer Einzelheit des
Zahnstangenantriebs;
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Fig. 7 eine schematische Seitenansicht der
Antriebszahnradanordnung der Maschine;
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Fig. 8 eine Perspektivansicht der
Antriebs zahnradanordnung;
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Fig. 9
bis 11 ähnliche Vorderansichten der
Antriebszahnradanordnung, wobei sich von einer
Figur zur nächsten die Antriebsverbindungen ändern;
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Fig. 12 eine schematische Darstellung des
Verschlußstangenmechanismus;
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Fig. 13 eine Darstellung des
Verschlußstangengehäuseflansches und des
Drucktrommelzahnrades, wenn sich der
Verschlußstangenmechanismus in seiner
Ausgangsposition befindet;
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Fig. 14 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 13, wobei jedoch
die Positionen der Verschlußstange, des
Gehäuseflansches und des Trommelzahnrads während
des Vorgangs der Werteauswahl dargestellt sind; und
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Fig. 15 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 13, wobei jedoch
die Positionen der Verschlußstange, des
Gehäuseflansches und des Drucktrommelzahnrades
während des Druckzyklus dargestellt sind.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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In den Zeichnungen, insbesondere in Fig. 1, ist eine
Frankiermaschine 20 gemäß der Erfindung dargestellt, welche
wegnehmbar an einer Basis 22 befestigt werden kann. Ein
Schlitz 24 ist zwischen der Maschine 20 und der Basis 22 an
deren Vorderkante vorgesehen, um darauf Umschläge oder
dergleichen aufzunehmen und hierauf Porto aufzudrucken. Die
Frankiermaschine ist mit einem Anzeigefeld 26 versehen,
vorzugsweise einer elektronischen Anzeige, und ebenso mit
einem Steuerfeld 28. Jede geeignete Art eines elektronischen
Steuersystems kann mit dem hier beschriebenen
Drehwertmechanismus verwendet werden.
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Die Maschine 20 kann auf geeignete Weise von der Basis 22 so
entfernt werden, wie dies in dem U.S.-Patent 2 934 009 von
Bach et al beschrieben ist, bei welchem ein mechanischer
Antrieb zur Betätigung des Druckmechanismus in der Basis
vorgesehen ist. Die Trennbarkeit der Maschine und der Basis
dient unter anderem zur Vereinfachung der Wartung und des
Transports der Maschine zum Nachfüllen.
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Das Steuerfeld für die Frankiermaschine kann auf irgendeine
geeignete Art und Weise ausgebildet sein, beispielsweise mit
einer numerischen oder alphanumerischen Anzeige 26 versehen
sein, mit einer konventionellen, gemultiplexten 7-Segment-
LED- oder -LCD-Anzeige. Darüber hinaus kann das Steuerfeld
mit numerischen Einstelltasten 30 und einer Dezimaltaste 32
zur Einstellung der Maschine zum Drucken eines gewünschten
Portobetrages versehen sein, wobei der Betrag normalerweise
auf der Anzeige 26 angezeigt wird. Eine Löschtaste 34 kann
ebenfalls vorgesehen sein, um die Anzeige beispielsweise dann
zu löschen, wenn eine fehlerhafte Eingabe erfolgte. Wurde der
angezeigte Betrag auf den gewünschten Wert eingestellt, so
führt das Herunterdrücken einer Portoeinstelltaste 36 zur
Einstellung der Druckvorrichtung. Der Druck kann durch
Einführen eines Umschlags oder das Niederdrücken einer
Drucktaste eingeleitet werden.
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Das Feld kann weiterhin mit einer Reihe von Tasten versehen
sein, welche die wahlweise Anzeige anderer Werte auf der
Anzeige 26 ermöglichen. Beispielsweise können Tasten
vorgesehen sein, um den Inhalt eines aufsteigenden Registers
anzuzeigen, also des von der Maschine verbrauchten Portos,
eines absteigenden Registers, also des Portos, mit welchem
die Maschine noch geladen ist, und anderer gewünschter
Information. Weiterhin kann ein (nicht gezeigter)
Wartungsschalter an der Rückseite der Maschine betätigt
werden, um die Tasten der Maschine für Untersuchungszwecke
und andere Wartungsfunktionen einzusetzen. Die Maschine kann
so ausgebildet sein, daß ein ferngesteuertes Rücksetzen der
Maschine möglich ist, wie beispielsweise in dem U.S.-Patent
Nr. 4 097 923 geschildert ist. Weitere Einzelheiten
derartiger Funktionen finden sich beispielsweise in dem
nachstehend erwähnten U.S.-Patent Nr. 4 301 507.
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Der Druckmechanismus weist eine Drucktrommel 38 auf, die in
der Maschine 20 über dem Schlitz 24 angebracht ist, und in
ihrem Umfang eine Öffnung aufweist, durch welche ausgewählte
Druckelemente 40 (Fig. 3) vorstehen. Zum Aufdrucken des
ausgewählten Druckwertes auf einen Umschlag wird die Trommel
gedreht, um die Druckelemente gegen den Umschlag anzudrücken,
der durch den Schlitz 24 durch Reibungsberührung mit der
Trommel getrieben wird. Die Druckelemente, die auf geeignete
Weise auf den Umfängen einer Gruppe von Druckrädern 42
angebracht sind, werden so gedreht, daß die ausgewählten
Wertelemente zum Druck in der Öffnung ausgerichtet werden.
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Die Ausrichtung oder Einstellung der Druckräder wird durch
einen Einstellmechanismus durchgeführt, der entsprechend
ausgewählten Druckwerten gesteuert wird, die an der Tastatur
28 eingegeben werden, mit Hilfe eines geeigneten
Steuersystems, beispielsweise eines elektronischen
Steuersystems. Geeignete elektronische Steuersysteme sind in
dem U.S.-Patent Nr. 3 978 457 von Check et al und in dem
U.S.-Patent Nr. 4 301 507 von Soderburg et al beschrieben.
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Bei dieser Ausführungsform werden die Druckräder 42 in ihre
eingestellten Positionen gedreht, in welchen die ausgewählten
Druckelemente 40 an der Oberfläche der Trommel freiliegen,
und zwar durch einen Einstellmechanismus, der einen drehbaren
Wertselektor 50 aufweist, der in Fig. 3 gezeigt ist, der mit
einer Reihe linear gezahnter Zahnstangen 52 versehen ist, die
in Axialrichtung bewegt werden, um eine Drehung der
Druckräder durchzuführen. Eine getrennte Zahnstange 52 ist
für jedes Druckrad vorgesehen, so daß die Anzahl der
Zahnstangen gleich der Anzahl an Druckrädern ist, und jede
Zahnstange an ein unterschiedliches Druckrad angeschlossen
ist.
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Die Zahnstangen sind mit ihren zugeordneten Druckrädern über
eine geeignete Antriebsverbindung verbunden, beispielsweise
eine Zahnstangen/Ritzelverbindung 54, 55. Die Zahnstangen
sind in Gleitstücken in einer Welle 56 angebracht, die axial
zur Drucktrommel 38 ausgerichtet ist und so angebracht ist,
daß sie sich mit dieser zusammen drehen kann. Ein Ritzel 58,
welches drehbar auf einem kreisringförmigen Teil 60
angebracht ist, welches selbst auf der Welle drehbar
angebracht ist, kann um die Welle 56 herum von Zahnstange zu
Zahnstange durch Drehung des kreisringförmigen Teils
verschoben werden, für einen auswählbaren Eingriff mit
jeweils einer der Zahnstangen zur Auswahl eines Druckrades.
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Das Ritzel 58 kann darüber hinaus auf seiner eigenen Achse in
Berührung mit jeder Zahnstange gedreht werden, um die
Zahnstange in Axialrichtung für eine Druckradeinstellung zu
verschieben.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Drehung des
Ritzels 58 durch eine mit einem schraubenförmigen
Innengewinde versehene Antriebsmutter 62 durchgeführt, die
drehbar auf dem kreisringförmigen Teil 60 angebracht ist, und
zur Vermeidung einer Axialbewegung entlang dem Teil 60
zwischen einem Radialflansch 64 auf dem Teil 60 und einem
Zusammenbauring 66 gehaltert wird, der an der Welle 56
befestigt ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das
Ritzel ebenfalls ein schraubenförmiges Ritzel. Die Steigung
und die Art des Gewindes bei der mit einem inneren
Schraubengewinde versehenen Antriebsmutter 62 kann von jeder
geeigneten Art sein, welche die gewünschte Arbeitsweise
gewährleistet. Die Mutter 62 kann beispielsweise ein
vierfaches Innengewinde aufweisen, und das hierzu passende
Ritzel 58 eine Zahnform, welche so an die Mutter angepaßt
ist, daß zwischen diesen beiden Teilen ein glatter, exakter
Antrieb erfolgt. Eine Drehung der Mutter 62 mit dem
kreisringförmigen Teil 60, welches drehfest gelagert ist,
veranlaßt das Ritzel zu einer Drehung, um eine Verschiebung
der Zahnstange 52 zu bewirken, mit welcher es in Eingriff
steht. Um eine Störung zwischen dem Ritzel 58 und dem
Schraubengewinde der Mutter 62 zu verhindern, werden das
kreisringförmige Teil 60 und die Mutter 62 zusammen als eine
Einheit gedreht, während eine Verschiebung von einer
Zahnstange zur nächsten erfolgt.
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Wie aus Fig. 3 hervorgeht, sind die Zähne der Zahnstangen 52
in einer Ausnehmung in der Welle 56 angeordnet. Um eine
Verschiebung des Ritzels 58 um die Welle zu gestatten, ist
die Oberfläche der Welle zwischen den Zahnstangen und auf
einer Linie mit dem Ritzel durch Umfangszähne 68 entsprechend
den Zähnen auf den Zahnstangen entlastet.
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Bei der hier gezeigten, speziellen Ausführungsform sind fünf
Zahnstangen 52 vorgesehen, die in zwei Gruppen angeordnet
sind. Je nach Erfordernis, und abhängig vom Durchmesser der
Welle, kann jedoch eine größere oder kleinere Anzahl an
Zahnstangen vorgesehen sein. Im allgemeinen weist eine
Frankiermaschine zumindest vier Druckräder auf, um einen Wert
in Dollars und Cents zwischen "$00,00" und "$99,99"
bereitzustellen. Eine größere Anzahl an Druckrädern ist
jedoch dazu nützlich, zusätzlich zu den vier Ziffern der
Werteinstellung andere Information zur Verfügung zu stellen,
beispielsweise das Datum, Logos, Städte und ähnliche Arten
von Information, die wertvoll wären, wenn sie leicht geändert
werden könnten. Durch Verwendung eines Drehselektors, wie
voranstehend beschrieben, bei welchem ein einziges
Antriebselement, beispielsweise das Ritzel 58, für die
Auswahl des Wertes von Zahnstange zu Zahnstange bewegt wird,
kann eine größere Anzahl an Zahnstangen verwendet werden, als
dies bislang bei Einstellvorrichtungen dieser Art beim Stand
der Technik möglich war.
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Eine Nut, Öffnung oder andere geeignete Einrichtung ist in
Axialrichtung auf dem Außendurchmesser des Gehäuses 60
vorgesehen. Diese Nut dient als Sicherheitsverriegelung aus
einer geeigneten Trommelbewegungs-Freigabevorrichtung wie
beispielsweise einer Verschlußstange (nicht gezeigt). Damit
sich die Verschlußstange bewegen kann, muß diese Nut zu ihr
ausgerichtet sein.
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Verschlußstangen sind bei Frankiermaschinen wohlbekannt, und
sind in weiteren Einzelheiten in den U.S.-Patenten Nr.
4 050 374 und 4 287 825 beschrieben.
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Die Fig. 12 - 15 erläutern mit weiteren Einzelheiten den
Betrieb der Verschlußstangenvorrichtung, die zusammen mit dem
drehbaren Wertselektor verwendet wird. Der Zweck dieser
Vorrichtung besteht darin, den Betrieb des drehbaren Wert-
Selektors und der Drucktrommel je nach Wunsch exakt zu
steuern und/oder zu sperren. Unter Bezugnahme auf Fig. 3 wird
darauf hingewiesen, daß sich nahe dem Zahnrad 96 ein
Gehäuseflansch 302 befindet, der auf dem Gehäuse angebracht
ist und sich mit diesem dreht, oder auf dem kreisringförmigen
Teil 60 angebracht ist und sich mit diesem dreht. Eine nicht
in Fig. 3 gezeigte Verschlußstangenvorrichtung wirkt mit dem
Flansch 302 und dem Zahnrad 148 zusammen.
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Nachstehend erfolgt unter Bezugnahme auf die Fig. 12 - 15
eine noch detailliertere Beschreibung der Wechselwirkung des
Flansches 302 und des Zahnrades 148 auf die gewünschte Art
und Weise. Fig. 12 ist eine schematische Darstellung
ausgewählter Abschnitte der Druckrad-
Wertänderungsvorrichtung, des Zahnrades 148, welches die
Drucktrommel und die Verschlußstangenvorrichtung 300
antreibt. Die Verschlußstangenvorrichtung 300 ist mit
durchgezogenen Linien in Fig. 12 in ihrer Ausgangslage
dargestellt, also der Lage, in welche sie durch eine
geeignete Einrichtung wie beispielsweise eine Feder 322
gebracht wird. Die in Fig. 12 mit gestrichelten Linien
dargestellte Position der Verschlußstangenvorrichtung ist die
"Druckzyklusposition", nämlich eine solche Position, welche
diese Vorrichtung einnimmt, wenn die Drucktrommel einen
Zyklus durchläuft, um einen Aufdruck auf dem Postversandstück
aufzubringen.
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Die Verschlußstangenvorrichtung weist eine Verschlußstange
304 auf, die dazu ausgebildet ist, sich gleitbeweglich nach
vorn und hinten zu bewegen, wie durch die Pfeile angedeutet
ist, zwischen einer geeigneten Halterung und einer geeigneten
Führungseinrichtung, beispielsweise den Gestellteilen, die
schraffiert in Fig. 12 dargestellt sind. In ihrer
Ausgangsposition steht die Verschlußstange 304 in
Wechselwirkung mit der Öffnung 310 im Antriebszahnrad 148
oder ist in dieser angeordnet, um so das Zahnrad an einer
Drehung zu hindern, während sich die Verschlußstange in ihrer
Ausgangsposition befindet. Während die Verschlußstange 304
mit dem Zahnrad 148 auf diese Weise verriegelt ist,
verhindert sie daher den Zyklus des Antriebszahnrades für die
Drucktrommel. Während die Verschlußstange 304 sich in ihrer
Ausgangsposition befindet, ist darüber hinaus die Öffnung 306
in der Verschlußstange 304 in bezug auf den Gehäuseflansch
302 so angeordnet, daß der Flansch zusammen mit dem Gehäuse
60 gedreht werden kann, ohne eine gegenseitige Störung des
Flansches 302 und der Verschlußstange 304.
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Die Verschlußstange kann eine Translationsbewegung auf
kontrollierte Weise in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung
durchführen, wie durch die Pfeile angedeutet ist, zwischen
ihrer Ausgangsposition und ihrer "Druckzyklusposition" Diese
Translationsbewegung der Verschlußstange 304 kann durch
irgendeine geeignete Einrichtung bewerkstelligt werden.
Beispielsweise kann ein Arm 314, der zur Verschwenkung um den
Armschwenkzapfen 316 ausgebildet ist, der am Maschinengestell
angebracht ist, an seinem anderen Ende an der Verschlußstange
304 durch einen Stiftzapfen 312 befestigt sein. Der Zapfen
312 läuft innerhalb eines Schlitzes 311 im Arm 314, und auf
den Arm 314 wird durch irgendeine geeignete Vorrichtung 318
eine Bewegung ausgeübt. Beispielsweise ist, wie bei der in
Fig. 12 gezeigten Ausführungsform dargestellt ist, der
Bewegungserzeugungsmechanismus 318 mit dem Arm 314 über eine
Lasche 320 verbunden.
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Die Aktivierung des Bewegungserzeugungsmechanismus 318 kann
elektrisch durch die Hauptsteuerung der Frankiermaschine
gesteuert werden. Zu einem geeigneten Zeitpunkt, festgelegt
von der Steuerung, kann die Lasche 320 nach links in Fig. 12
bewegt werden, um den Arm 314 und die Verschlußstange 304 aus
ihrer Ausgangsposition nach links zu bewegen, und in ihre
Druckzyklusposition (die gestrichelt dargestellt ist). Hierzu
dreht der Bewegungserzeugungsmechanismus 318 den Arm 314 im
Gegenuhrzeigersinn gegen die Vorspannung der Feder 322.
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Der Bewegungserzeugungsmechanismus, der aus jeder üblichen,
im Handel erhältlichen Vorrichtung bestehen kann, haltert den
Verschlußstangenmechanismus in der Druckzyklusposition, bis
der Zyklus der Drucktrommel abgelaufen ist. Ist der Zyklus
fertig, so kehrt die Öffnung 310 auf dem Zahnrad 148, welches
die Drucktrommel dreht, in die Position zurück, in welcher
die Verschlußstange 304 zurück in die Öffnung eingeführt
werden kann, wodurch das Zahnrad 148 und die Drucktrommel an
ihrem Ort verriegelt werden. Der
Bewegungserzeugungsmechanismus 318 wird dann durch die
Steuerung freigegeben, wodurch es dem Arm 314 und der
Verschlußstange 304 ermöglicht wird, mit Hilfe der Wirkung
der Feder 322 in ihre Ausgangspositionen zurückzukehren.
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Die verschiedenen Positionen des Zahnrades 148, des Flansches
302 und der Verschlußstange 304 sind in den Fig. 13, 14 und
15 dargestellt. Fig. 13 zeigt diese Bauteile dann, wenn sich
das Frankiermaschinensystem in einer Ausgangsposition
befindet, und eine Wertauswahl stattfinden kann. Fig. 14
zeigt diese Bauteile in dem Zustand, in welchem sich die
Verschlußstange in ihrer Ausgangsposition befindet, und
tatsächlich eine Wertauswahl stattfindet. In den Fig. 13 und
14 kann die Drucktrommel keinen Zyklus durchlaufen, da die
Verschlußstange mit dem Zahnrad 148 verriegelt ist. Fig. 15
zeigt diese Bauteile in ihrer jeweiligen Position in jenem
Zustand, in welchem sich die Verschlußstange in ihrer
Druckzyklusposition befindet, und tatsächlich ein Druck
stattfindet. In Fig. 15 ist die Verschlußstange 304 nicht
mehr mit dem Zahnrad 148 verriegelt, jedoch mit dem Flansch
302 verriegelt, so daß der Druckradwert nicht durch die
Wertauswahlvorrichtung geändert werden kann.
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Aus Fig. 13 wird deutlich, daß dann, wenn sich die
Verschlußstangenvorrichtung in ihrer Ausgangsposition
befindet, die Verschlußstange 304 sich in ihrer
Ausgangsposition befindet und sich daher durch die Öffnung
312 im Zahnrad 148 hindurcherstreckt. In dieser Position kann
sich das Zahnrad 148 nicht drehen, und auch die Drucktrommel
(in dieser Figur nicht dargestellt) nicht, an welcher es
angebracht ist. Obwohl die Öffnung 312 so dargestellt ist,
daß sie sich einfach durch das Zahnrad 148 hindurch
erstreckt, um die Beschreibung zu erleichtern, muß dies nicht
der Fall sein. Beispielsweise kann dem Zahnrad 148 eine
Scheibe zugeordnet sein, oder die Scheibe kann am Zahnrad
befestigt sein, wobei sich die Verschlußstange durch die
Scheibe hindurcherstreckt, statt durch das Zahnrad selbst, um
eine Beeinträchtigung des Zahnradantriebs zwischen den Zähnen
des Zahnrades 148 und dessen Antriebszahnrad 146 zu
vermeiden.
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Befindet sich die Verschlußstange 304 in ihrer in Fig. 13
gezeigten Ausgangsposition, so ist die Öffnung 306 in der
Verschlußstange in der Nähe des Flansches 302 angeordnet, so
daß der Flansch und dessen zugeordnetes Gehäuse 60 gedreht
werden können, um das Ritzel 58 auf einem ausgewählten
Zahnrad anzuordnen (Fig. 3). Zum Zwecke der vorliegenden
Beschreibung ist die Öffnung 308 im Flansch 302 so gezeigt,
daß sie in der Nähe der Verschlußstange liegt. Bei der
vorliegenden Ausführungsform ist sie tatsächlich um etwa 90
Grad gegenüber der Position des Ritzels 58 gedreht.
Allerdings kann jede geeignete Winkelbeziehung zwischen dem
Ritzel und der Öffnung 308 verwendet werden, abhängig von der
Anordnung der Zahnstangen zueinander auf der Welle und dem
Verschluß. In dieser Position kann sich der Flansch 302
zusammen mit dem Gehäuse drehen, und ist eine Wertauswahl
möglich.
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Fig. 14 zeigt die Verschlußstange 304 in derselben Position
wie in Fig. 13, jedoch findet jetzt tatsächlich eine
Wertauswahl statt. In dieser Position liegt die
Verschlußstange 304 immer noch in der Öffnung 310 im Zahnrad
138. Da sich die Öffnung 306 in der Verschlußstange jedoch in
der Nähe des Flansches 302 befindet, ist die Verschlußstange
nicht mit dem Flansch 302 verriegelt, und können sich der
Flansch und das Gehäuse drehen, wie durch den Pfeil
angedeutet ist. In dieser Position der Verschlußstange 304
kann das Gehäuse gedreht werden, um das Ritzel 58 auf der
bestimmten Zahnstange anzuordnen, deren zugeordneter
Druckradwert geändert werden soll. Die Öffnung 308 ist so
dargestellt, daß sie sich etwa in der Position von 9 Uhr
befindet, wodurch das Ritzel 58 auf einer ausgewählten
Zahnstange angeordnet wird. Weiterhin wird darauf
hingewiesen, daß infolge der Tatsache, daß die Öffnung 308
sich nicht in der Nähe der Verschlußstange 304 befindet, der
Flansch 302 mit der Verschlußstange 304 verriegelt ist,
wodurch die Verschlußstange während der Anderung von
Druckradwerten in ihrer Ausgangsposition verriegelt wird.
Hierdurch wird ein zusätzliches Ausmaß an Sicherheit zur
Verfügung gestellt, da nämlich die Drucktrommel nicht
ausgelöst werden oder einen Zyklus durchlaufen kann, da die
Verschlußstange mit dem Flansch 302 und ebenso mit dem
Zahnrad 148 verriegelt ist, und nicht bewegt werden kann.
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Fig. 15 zeigt die Position der Bauteile der
Verschlußstangenvorrichtung zu einem solchen Zeitpunkt, an
welchem der Druckzyklus stattfinden kann. Wie voranstehend in
Zusammenhang mit Fig. 12 erläutert, wurde die Verschlußstange
304 aus ihrer Ausgangsposition in ihre Druckzyklusposition
durch die Vorrichtung 318 bewegt. In dieser Position ist die
Verschlußstange 304 aus dem Bereich des Zahnrades 148
zurückgezogen, wodurch auch die Öffnung 306 in der
Verschlußstange 304 aus der Nähe des Flansches 302
zurückgezogen wird, und eine Verriegelung der Verschlußstange
mit dem Flansch 302 hervorgerufen wird. Dies führt zu einer
vollständigen Verriegelung des Flansches 302, da die Stange
304 in der Öffnung 308 angeordnet ist, wodurch jegliche
mögliche Auswahl von Zahnstangen oder eine Anderung von
Druckradwerten während des Zyklus der Drucktrommel gesperrt
ist. Fig. 15 zeigt die Öffnung 310 etwa in der Position von
10 Uhr des Zahnrades 148, was anzeigt, daß der Zyklus der
Drucktrommel vorgeht. Wenn sich die Verschlußstange 308 in
der in Fig. 15 gezeigten Position befindet, kann zur
zusätzlichen Sicherheit die Maschine automatisch mit ihrer
mechanischen Basis verriegelt werden, so daß sie während des
Druckzyklus nicht entfernt oder beeinflußt werden kann.
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Wie voranstehend geschildert, wird das Ritzel 58 gedreht, um
die Zahnstangen 52 durch irgendeine geeignete
Antriebsvorrichtung anzutreiben, beispielsweise die gezeigte,
mit einem Schraubengewinde versehene Mutter 62. Die
Zahnstangen 52 sind so angeordnet, daß sie eine Gleitbewegung
in der Richtung der Drehachse der Mutter 62 durchführen, und
sich ihre Zähne in Umfangsrichtung der Welle 56 erstrecken,
für eine glatte Verfolgung des Ritzels von Zahnstange zu
Zahnstange. Daher verlaufen die Zähne der Zahnstangen 52
parallel zueinander und senkrecht zur Achse der Mutter 62.
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Es wird deutlich, daß infolge der Tatsache, daß die bei der
vorliegenden Ausführungsform dargestellte Mutter 62
schraubenförmig ausgebildet ist, das Gewinde der Mutter sich
in einem kleinen Winkel zu den Zähnen der Zahnstange
befindet. Dieser Winkel ist gleich der Verschiebung des
Mutterngewindes relativ zu deren Drehachse. Ein Merkmal der
vorliegenden Erfindung stellt die einzigartige Anordnung des
Ritzels 58 dar, um eine glatte Übertragung zwischen dem
Schraubengewinde der Mutter 62 und den parallelen Zähnen der
Zahnstangen zur Verfügung zu stellen. Wie besonders deutlich
aus den Fig. 4 bis 6 hervorgeht, falls der Winkel der Zähne
auf der Zahnstange 52 zu Null angenommen wird, also diese
Zähne als Bezugsgröße verwendet werden, liegt das
Mutterngewinde in einem Winkel θ (theta) zu den Zähnen der
Zahnstange. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen,
daß die Mutter 62 und die Zahnstange 52 in Eingriff mit dem
Ritzel 58 an diametral entgegengesetzten Positionen auf dem
Ritzel treten. Um die Differenz des Zahnwinkels (θ) zwischen
Mutter und Zahnstange aufzunehmen, ist die Drehachse des
Ritzelzahnrads in bezug auf die Zähne der Zahnstange um einen
Winkel von 1/2 θ schräg angeordnet, so daß diese Achse den
Winkel θ zwischen dem Mutterngewinde und den Zähnen der
Zahnstange halbiert. Die Zähne auf dem Ritzelzahnrad sind
ebenfalls in einem Winkel von 1/2 θ zu dessen Drehachse
angeordnet, sind also schräg angeordnet.
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Durch eine Schräganordnung der Ritzelzahnradachse und
ebenfalls der Zähne des Ritzelzahnrades ist keine zusätzliche
Einstellung für eine glatte Antriebsverbindung zwischen dem
schraubenförmigen Mutterngewinde und den Zähnen der
Zahnstange erforderlich. Der Grund hierfür besteht darin, daß
bei einer Betrachtung der Zahnradzähne des Ritzels dort, an
welchem es in Wechselwirkung mit den Zähnen der
schraubenförmigen Mutter gelangt, die Schräganordnung der
Ritzelachse und der Zähne zusammenwirken, so daß die
Ritzelzähne im Winkel θ zur Mutternachse angeordnet sind. Der
Zahn an der Oberseite des Ritzels, der in Eingriff mit dem
schraubenförmigen Mutterngewinde steht, ist daher exakt zum
Gewinde hin ausgerichtet. Wenn jedoch derselbe Zahn gedreht
wird, um in Eingriff mit den Zähnen der Zahnstange zu
gelangen, so befindet er sich in einem Winkel, der ein
Spiegelbild jenes Winkels darstellt, in welchem er in
Eingriff mit dem Mutterngewinde gelangt. An diesem Punkt
ergibt sich eine Kompensation der Wirkungen der
Schräganordnung. Da beide Schrägwinkel (also jener der
Ritzelachse und jener der Ritzelzähne) gleich sind, ist der
Winkel des Ritzelzahns zu den Zähnen der Zahnstange gleich
Null, und gelangt der Zahn in einen perfekten Eingriff mit
den Zähnen der Zahnstange.
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Der Winkel des schraubenförmigen Mutterngewindes liegt
vorzugsweise in der Größenordnung von etwa 6 Grad, und
beträgt bei einer bevorzugten Ausführungsform etwa 5,8 Grad.
Weist der Winkel des schraubenförmigen Mutterngewindes einen
Wert von etwa 5,8 Grad auf, so ist die Ritzelachse um etwa
2,9 Grad schräg zur Mutternachse angeordnet, und sind die
Ritzelzähne schräg um etwa 2,9 Grad zur Ritzelachse
angeordnet.
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Wie in Fig. 3 dargestellt ist, erfolgt der Antrieb des
drehbaren Wertselektors über ein Paar von Zahnrädern 76, 78,
die auf einer Welle 80 angebracht sind, die drehbar in einem
Gestell 82 gelagert ist. Diese Zahnräder 76, 78 treiben
jeweils ein Zahnrad 84 bzw. 86 an, welche auf einer Welle 88
angebracht sind, die ebenfalls drehbeweglich im Gestell 82
gehaltert ist. Das Zahnrad 84 ist zur Drehung mit einem
Zahnrad 90 verbunden, so daß eine Einheit ausgebildet wird,
die frei drehbar auf der Welle 88 angebracht ist. Das Zahnrad
86 ist auf der Welle 88 festgelegt und treibt das Zahnrad 92
an, welches ebenfalls auf der Welle 88 befestigt ist. Das
Zahnrad 84 kämmt mit einem Getriebering 94, der auf der
Außenseite der mit einem Schraubengewinde versehenen
Antriebsmutter 62 angebracht ist, und das Zahnrad 86 kämmt
mit einem Zahnring 96 auf der Außenseite des
kreisringförmigen Teils 60. Daher wird die Antriebsmutter 62
durch das Zahnrad 76 angetrieben, und das kreisringförmige
Teil 60 durch das Zahnrad 78 angetrieben.
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Während der Auswahl oder Einstellung des Druckwertes werden
die Zahnräder 76, 78 zusammen angetrieben, um das Teil 60 zu
drehen, welches das Ritzel 58 trägt, und gleichzeitig die
Mutter 62, für die Auswahl einer Zahnstange, während das
Zahnrad 26 allein angetrieben wird, um die Mutter 62 für eine
Zahnstangenverschiebung anzutreiben. Die Mutter 62 kann im
Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn gedreht werden, um
entweder die zugeordnete Zahnstange 52 vorzuschieben (nach
links in Fig. 3), um den Druckwert des eingestellten
Druckrades 42 zu erhöhen, oder um die Zahnstange
zurückzuziehen (in Fig. 3 nach rechts), um den Druckwert zu
verringern.
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Während des Betriebs des Selektors 50 werden die Positionen
der Zahnstangen 52 und des Ritzels 58 elektronisch überwacht,
wie nachstehend noch genauer erläutert wird. Dies kann durch
irgendeine geeignete Einrichtung erzielt werden,
beispielsweise durch Verwendung zweier geschlitzter
Codierscheiben 98, 100 und zugeordneter optischer
Sensorvorrichtungen 102 (nur diejenige für die Scheibe 98 ist
sichtbar) . Die Scheibe 98 ist drehbar zusammen mit der Welle
88 angeordnet, und die Scheibe 100 kann sich zusammen mit der
Zahnradeinheit 84, 90 drehen.
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Die optische Sensorvorrichtung 102 kann aus einer
lichtemittierenden Diode (LED) und einem Phototransistor für
den Empfang des von der LED ausgesandten Lichtes bestehen.
Jedes Mal dann, wenn ein Schlitz in einer der Scheiben durch
die Vorrichtung 102 hindurchgelangt, wird ein Signal erzeugt,
welches die Winkelbewegung der Scheibe anzeigt. Die Scheibe
100 dreht sich zusammen mit der Antriebsmutter 62 und dreht
sich daher sowohl während der Zahnstangenauswahl als auch
während der Zahnstangenverschiebung. Die Scheibe 100 kann
dazu verwendet werden, die Bewegungsentfernung und die
Bewegungsrichtung des Ritzels und der Zahnstangen während der
Wertauswahl zu bestimmen. Die Scheibe 98, die sich nur
zusammen mit dem kreisringförmigen Teil 60 dreht, also
während der Zahnstangenauswahl, wird dazu verwendet, zu
ermitteln, welche Betriebsart gerade vorliegt.
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Insbesondere unter Bezugnahme auf die Fig. 8 bis 12 werden
die mechanischen Antriebe für den Drucker nachstehend im
einzelnen beschrieben.
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Das Zahnrad 76 für die Antriebsmuttter 62 und das Zahnrad 78
für das kreisringförmige Teil 60 werden über Getriebe jeweils
durch einen Motor M1 bzw. M2 angetrieben. Die Drucktrommel 38
wird von einem Motor M3 über ein Getriebe angetrieben, das
beim Zahnrad 148 endet, welches auf der Drucktrommelwelle 56
angebracht ist. Für eine Zahnstangenverschiebung wird der
Motor M1 allein in Betrieb gesetzt, um das Zahnrad 76
anzutreiben und die Mutter 62 zu drehen, wogegen für eine
Zahnstangenauswahl die Motoren M1 und M2 synchron angetrieben
werden, um zusammen das kreisringförmige Teil 60 und die
Mutter 62 zu drehen. Der Motor M3 wird allein in Betrieb
gesetzt, um einen Zyklus der Drucktrommel zum Aufbringen
eines Druckwertes auf ein Postversandstück durchzuführen. Die
Motoren M1, M2 und M3 sind vorzugsweise Schrittmotoren.
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Der Antriebsmutter-Motor M3 treibt das Zahnrad 110 über die
Welle 112 an. Das Zahnrad 110 kämmt mit einem Zahnrad 122,
welches frei drehbar auf einer Welle 120 angeordnet ist. Der
Motor M2 für das kreisringförmige Teil treibt ein Zahnrad 114
über die Welle 116 an. Das Zahnrad 114 kämmt mit einem
Zahnrad 118, welches ebenfalls frei drehbeweglich auf der
Welle 120 angeordnet ist. Die Zahnräder 122 und 118 kämmen
mit dem Zahnrad 126 bzw. 128, die frei drehbar auf einer
Welle 130 angebracht sind. Weiterhin sind auf der Welle 130
Zahnräder 132, 134 vorgesehen. Das Zahnrad 132 ist so mit dem
Zahnrad 126 verbunden, daß es sich zusammen mit diesem dreht,
und das Zahnrad 134 ist auf entsprechende Weise mit dem
Zahnrad 128 verbunden. Das Zahnrad 132 kämmt mit dem
führenden Muttern-Antriebszahnrad 76, und das Zahnrad 134
kämmt mit dem Antriebszahnrad 78 für das kreisringförmige
Teil 60.
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Der Drucktrommelmotor M3 treibt über die Welle 136 ein
Zahnrad 138 an. Das Zahnrad 138 kämmt mit einem Zahnrad 142,
welches auf einer Welle 144 befestigt ist. Weiterhin ist an
der Welle 144 ein Zahnrad 146 befestigt, welches mit dem
Zahnrad 148 auf der Drucktrommelwelle 56 kämmt.
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Zur Erleichterung der Beschreibung werden die verschiedenen
Antriebsketten nachstehend durch jene Bezugsziffer
bezeichnet, welche das erste Zahnrad der Kette angibt; also
jenes Zahnrad, welches auf der jeweiligen Motorantriebswelle
angeordnet ist.
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Entsprechend einem Merkmal der vorliegenden Ausführungsform
der Erfindung sind die Hauptantriebe für den Selektor und die
Trommel in der Basis 22 vorgesehen, während der Selektor und
die Trommel selbst in der Maschine 20 angeordnet sind, die
von der Basis entfernt werden kann. Die Grenzfläche zwischen
der Basis und der Maschine ist in Fig. 10 gezeigt. Zu diesem
Zweck sind die Bauteile 110 - 132 und 114 - 134 der
Selektorgetriebezüge 110, 114 und die Bauteile 138 - 146 des
Drucktrommelgetriebezuges 138 in der Basis 32 zusammen mit
den Antriebsmotoren M1, M2 und M3 angebracht. Wenn die
Maschine von der Basis getrennt wird, so trennen sich die
Selektorantriebszahnräder 76, 78 von den Zahnrädern, 132, 134
und trennt sich das Drucktrommelantriebszahnrad 148 von dem
Zahnrad 146. Diese Anordnung ist schematisch in Fig. 2
gezeigt, woraus man ersieht, daß die Tastatur 28, der
drehbare Wertselektor 50 und die Drucktrommel 38 in der
Maschine 20 angeordnet sind, wogegen die Steuerung 29, die
Motoren M und die mechanischen Antriebe sämtlich in der Basis
22 angeordnet sind.
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Der Betrieb der voranstehend beschriebenen Frankiermaschine
über einen vollständigen Zyklus der Wertauswahl und des
Drucks wird nunmehr beispielhaft beschrieben. Es wird
angenommen, daß sich die Bauteile der Maschine sämtlich in
ihren Ausgangslagen befinden, wobei die Druckräder sämtlich
auf Null eingestellt sind, und das Ritzel mit keiner der
Zahnstangen in Eingriff steht. Beispielhaft wird darüber
hinaus angenommen, daß ein Portowert von $ 10,55 eingestellt
werden soll. Der gezeigte Selektor weist fünf Zahnstangen
auf, von denen jede ihrem eigenen Druckrad zugeordnet ist. In
der folgenden Beschreibung geben die Zahnstangen 52a und 52b
oben an der Welle 56 Zehnerwerte bzw. Einerwerte von Dollars
an, wogegen die Zahnstangen 52c und 52d der unteren Gruppe
Zehner-Centbeträge bzw. Einer-Centbeträge angeben. Es wird
darauf hingewiesen, daß das Dollarsymbol und das Dezimalkomma
dauernd am Fenster in der Trommel angeordnet sind, wo die
ausgerichteten Elemente freigelegt sind. Die Zahnstange 52e
der unteren Gruppe repräsentiert irgendeine zusätzliche
Information, die geändert werden soll, beispielsweise das
Datum.
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Zu Beginn des Zyklus wird das Ritzel 58 auf der Oberfläche
der Welle 56 zwischen den Zahnstangen 52a und 52e in einer
Ausgangsposition entfernt von irgendeiner Zahnstange
angeordnet, und es wird angenommen, daß der Wert auf den
Druckrädern 42 "$00,00" beträgt. Mit eingeschaltetem Drucker
gibt der Benutzer unter Verwendung der Tasten 30 der Tastatur
28 den Betrag des Wertes $10,55 ein. Sobald der Betrag des
Wertes eingegeben und auf der Anzeige 26 bestätigt wurde,
wird die Taste 36 gedrückt, um den Wertauswahlzyklus in
Eingang zu setzen. Signale, welche den Betrag des Wertes
anzeigen, werden von der CPU der Steuerung verarbeitet, und
es werden Signale an die Schrittmotoren M1 und M2 geschickt,
um auffolgende Weise eine Wertauswahl durchzuführen, unter
Rückkopplung von den Codierern 98, 100.
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Zuerst werden die Schrittmotoren M1 und M2 aktiviert, so daß
sie die Zahnräder 110 und 114 synchron antreiben, wie in
Fig. 10 gezeigt ist, um eine exakte Drehung im
Gegenuhrzeigersinn des kreisringförmigen Teils 60 und der
Antriebsmutter 62 über die Getriebezüge 110 und 114 zu
bewirken, um das Ritzel 58 in den Eingriff mit der Zahnstange
52a zu bringen, und werden dann abgeschaltet.
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Der Schrittmotor M1 wird erneut allein in Betrieb gesetzt, um
das Ritzel 58 über den Getriebezug 110 zu drehen, damit die
Zahnstange 52a verschoben wird, um das Druckelement "1" in
dem Druckfenster der Trommel anzuordnen.
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Die nächste Operation besteht darin, das Ritzel 58 zur
nächsten Zahnstange zu bringen, die verschoben werden soll.
Zu diesem Zweck werden die Antriebsmotoren M1 und M2 erneut
synchron in Betrieb gesetzt, um das Ritzel 58 im
Gegenuhrzeigersinn um die Welle 56 herum zur Zahnstange 52b
zu bewegen. Da die Dollareinheit gleich Null ist, ist eine
Einstellung der Zahnstange 52b nicht erforderlich, und das
Ritzel 58 wird weiter im Umlauf bewegt, bis es in Eingriff
mit der Zahnstange 52c gelangt, die mit dem Druckrad "Zehner-
Centbeträge" verbunden ist. Der Motor M1 wird nunmehr allein
in Betrieb gesetzt, um das Ritzel 58 über den Getriebezug 110
allein zu drehen, bis die Ziffer "5" im Druckfenster
erscheint.
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Daraufhin wird das Ritzel 58 zur Zahnstange 52d verschoben
und auf die soeben beschriebene Weise gedreht, um die Ziffer
"5" des Druckrades "Einzel-Centeinheit" im Druckfenster
anzuordnen.
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Das Ritzel wird nunmehr zur Zahnstange 52e bewegt, und wenn
man annimmt, daß dies die erste Aktion am betreffenden Tag
ist, und ein neues Datum an der Tastatur 28 eingegeben wurde,
so wird das Ritzel 58 nunmehr gedreht, um die Zahnstange 52e
entsprechend anzuordnen. Bei einer vielseitigeren
Ausführungsform können zwei oder noch mehr Zahnstangen für
die Datumsinformation verwendet werden.
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Das Ritzel 58 wird nunmehr in seine Ausgangsposition zwischen
den Zahnstangen 52a und 52e zurückgebracht.
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Nach der Wertauswahl, entweder in Reaktion auf das Einführen
eines Postversandstücks, oder nach dem Niederdrücken einer
Drucktaste wird der Motor M3 in Gang gesetzt, um die
Drucktrommel über den Getriebezug 138 und die Welle 56 um
eine vollständige Umdrehung zu drehen, um die ausgewählten
Druckelemente gegen das Postversandstück in dem Schlitz 28
zur Anlage zu bringen, und den Betrag des Wertes auf das
Postversandstück aufzudrucken. Die Maschine ist nun dazu
bereit, den nächsten Betrag des Wertes zu empfangen durch
Betätigung der Einstelltaste 30.
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Bei dieser Erläuterung wird angenommen, daß der nächste,
erforderliche Betrag des Wertes 45 Cents beträgt. Um die
Druckräder auf diesen Betrag einzustellen, wird der drehbare
Selektor auf die voranstehend beschriebene Weise betätigt, um
folgende Bewegungen durchzuführen. Das Ritzel 58 gelangt
zuerst in Eingriff mit der Zahnstange 52a, um das Druckrad
"Dollar-Zehnerwerte" auf Null zurückzuführen. Während der
Verschiebung der Zahnstange wird der Antriebsmotor M1 im
Gegenuhrzeigersinn gedreht, um so die Antriebsmutter 52 im
Uhrzeigersinn zu drehen, wodurch die Zahnstange 52a zum
Zurückziehen statt zum Vorschub veranlaßt wird. Das Ritzel 58
wird nunmehr der Zahnstange 52b zugeführt, und dann der
Zahnstange 52c, ohne die Zahnstange 52b einzustellen, da sich
das Druckrad "Einer-Dollareinheit" bereits auf Null befindet.
An der Zahnstange 52c wird das Ritzel 58 gedreht, damit die
Zahnstange 42e so zurückgezogen wird, daß sie die Ziffer "4"
anzeigt. Das Ritzel 58 wird daraufhin in seine
Ausgangsposition zurückgebracht, wobei die "Einer-
Centeinheit" und die Daten-Zahnstangen 52d und 52e
übersprungen werden, da diese Werte unverändert bleiben.
Daraufhin wird der Motor M3 in Betrieb gesetzt, um die
Drucktrommel durch ihre Druckzyklusumdrehung anzutreiben, wie
in Fig. 11 gezeigt.
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Es wird darauf hingewiesen, daß während der verschiedenen
Auswahl- und Druckzyklen die Winkelposition des Ritzels 58 um
die Welle 56 und die linearen Positionen der Zahnstange 52a
ständig durch die Codierscheiben 98, 100 überwacht werden.
Diese Scheiben schicken ständig die Bewegungen der
Antriebsmutter 62 und des kreisringförmigen Teils 60 an die
Steuerung, und sind an einen Eingangsport der Steuerung auf
solche Weise angeschlossen, wie sie in dem voranstehend
erwähnten U.S.-Patent Nr. 3 987 457 beschrieben ist. Ein
geeigneter Sensor (nicht gezeigt) zur Abtastung der Position
der Drucktrommel während des Druckzyklus ist ebenfalls an die
Steuerung angeschlossen.
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Zwar wurden verschiedene Ausführungsformen beschrieben,
jedoch wird darauf hingewiesen, daß sich Modifikationen und
Anderungen der hier beschriebenen, spezifischen Einzelheiten
vornehmen lassen, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
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Zwar sind die Antriebsmotoren vorzugsweise Schrittmotoren,
jedoch können andere geeignete Motoren verwendet werden,
beispielsweise Gleichstrommotoren.
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Eine Frankiermaschine, wie sie hier beschrieben wurde, kann
verschiedene Zusatzgeräte aufweisen, beispielsweise eine
Druckfarbenversorgungseinrichtung für die Druckelemente, und
eine Einrichtung für gummierte Etiketten, welche ein
gummiertes Etikett ausgibt, welches für den Gebrauch einen
Aufdruck erfährt, wenn das Postversandstück zu umfangreich
ist, als daß es in den Schlitz 24 eingeführt werden könnte.
Weiterhin könnte eine Maschinen-Verriegelungsvorrichtung
vorgesehen sein, um die Maschine mit der Basis zu verriegeln,
wenn das System ausgefallen ist, so daß die Maschine nicht
entfernt oder unzulässig beeinflußt werden kann. Ein
Verriegelungshebel, der bei üblichen, im Handel erhältlichen
Frankiermaschinen vorhanden ist, wird beim Ausfall des
Systems auf geeignete Weise angetrieben, beispielsweise durch
einen Motor.
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Die Erfindung wird im Zusammenhang mit einer Frankiermaschine
beschrieben, jedoch kann die Erfindung bei anderen Arten von
Maschinen und Geräten ebensogut eingesetzt werden. Andere
derartige Maschinen können Paketversandgeräte umfassen,
Steuerstempelgeräte, Scheckschreibgeräte, usw.
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Die vorliegende, ins einzelne gehende Beschreibung
konzentriert sich auf jene Aspekte einer Frankiermaschine und
deren Betrieb, welche sich auf die grundsätzlichen
Verbesserungen gegenüber dem Stand der Technik beziehen.
Andere Aspekte des Frankiermaschinensystems, die auf
allgemeinere Weise beschrieben wurden, können durch jede
wohlbekannte, konventionelle Konstruktion verwirklicht
werden.
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Voranstehend wird ein Antriebssystem zum Einstellen von
Portowertbeträgen in Frankiermaschinen beschrieben, und zum
Antrieb und Betrieb der Maschine. Das System enthält unter
anderem eine neue Vorgehensweise für die Bewegung der
Zahnstangen, welche die Wertauswahl zum Aufdrucken auf das
Postversandstück durch die Frankiermaschine steuern,
insbesondere bei einem System einer solchen Art, welches mit
axial verschiebbaren Einstellzahnstangen versehen ist.
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Die Anzahl an Zahnstangen oder anderer Einstellvorrichtungen
und daher die Anzahl an Druckvorrichtungen ist nicht durch
den Einstellmechanismus begrenzt. In vorbekannten Systemen
wurde eine relativ kleine Anzahl an Zahnstangen,
beispielsweise vier Einstellzahnstangen zur Anderung der vier
Ziffern des Portos verwendet ($00,00).
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Das voranstehend beschriebene System läßt eine größere Anzahl
an Einstellvorrichtungen zu. Wenn daher bei einer
Ausführungsform der Durchmesser der Welle, welche die
Zahnstangen haltert, ausreichende Anmessungen aufweist, so
können zahlreiche weitere Zahnstangen auf bequeme Weise
eingesetzt werden. Dies ermöglicht die Anordnung
zusätzlicher, austauschbarer Information, beispielsweise
Datum, Logos, Städte, usw. auf dem Portostempel, wobei diese
Informationen schnell und einfach geändert werden können.
Zusätzlich ist eine relativ schnelle Werteinstellung möglich,
und läßt sich eine relative Kompaktheit des
Wertauswahlsystems erreichen. Weiterhin kann eine
elektronische Steuerung des Wertauswahlsystems eingesetzt
werden. Das System ist einsetzbar bei Frankiermaschinen
solcher Art, die eine drehbare Drucktrommel und mehrere
Wertdruckräder aufweisen, die innerhalb der Drucktrommel
angebracht sind, wobei die Druckräder jeweils mehrere
Wertdruckelemente aufweisen, und selektiv einstellbar sind,
um ausgewählte Wertdruckelemente in einer Betriebsposition
auszurichten, in welche sie an der Oberfläche der Trommel
freiliegen. Es ist eine Einrichtung zum Drehen der Trommel
vorgesehen, um die ausgewählten Wertdruckelemente durch eine
Druckposition zu bewegen, um einen Abdruck auf einer
Druckaufnahmeoberfläche auszubilden. Weiterhin ist eine
Einrichtung zur automatischen Festlegung oder Einstellung der
Wertdruckräder vorgesehen, um die ausgewählten Druckelemente
entsprechend ausgewählten Druckwerten auszurichten. Mehrere
gezahnte Wertauswahl-Zahnstangen, in gleicher Anzahl wie die
Anzahl der Druckräder, sind jeweils einem unterschiedlichen
Druckrad zugeordnet. Die Zahnstangen sind in einer Gruppe
angebracht, beispielsweise in einer Welle, die axial zur
Drucktrommel ausgerichtet und so angebracht ist, daß sie sich
zusammen mit dieser dreht, und sie sind in Axialrichtung
verschiebbar, um die Druckräder so einzustellen, daß
ausgewählte Druckelemente in der Betriebsposition angeordnet
werden. Die Antriebseinrichtung kann zur Verschiebung der
Zahnstangen verwendet werden, und kann so angebracht sein,
daß eine Bewegung um die Gruppe der Zahnstangen herum möglich
ist, um so zum jeweiligen Zeitpunkt nur mit einer einzelnen
Zahnstange in Eingriff zu treten, zur Einstellung der
zugeordneten Druckräder. Weiterhin kann eine Einrichtung zur
Verschiebung der Zahnstangenverschiebungseinrichtung von
Zahnstange zu Zahnstange vorgesehen sein. Geeignete Antriebe
sind vorzugsweise für die Zahnstangenverschiebungseinrichtung
und die Zahnstangenverstelleinrichtung vorgesehen.
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Eine bevorzugte Ausführungsform weist ein kreisringförmiges
Teil mit einem Ritzel zum Eingriff mit den Zahnstangen auf,
und mit einer Antriebsmutter mit Innen-Schraubengewinde, die
so angebracht ist, daß sie sich um die Welle in Eingriff mit
dem Ritzel drehen kann. Die Antriebsmutter ist an einer
Axialbewegung entlang der Welle relativ zum Ritzel gehindert.
Weiterhin ist eine Einrichtung zum Drehen der mit einem
Schraubengewinde versehenen Antriebsmutter um die Welle herum
zusammen mit dem kreisringförmigen Teil vorgesehen, um das
Ritzel von Zahnstange zu Zahnstange zu verschieben, und um
die mit einem Schraubengewinde versehene Antriebsmutter
unabhängig von dem kreisringförmigen Teil zu drehen, zum
Antrieb des Ritzels, um hierdurch eine mit diesem in Eingriff
stehende Zahnstange zu verschieben.
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Ein Antriebssystem gemäß der Erfindung kann besonders an die
Verwendung in einer Frankiermaschine zum Drucken ausgewählter
Wertbeträge auf eine Druckaufnahmeoberfläche jener Art
angepaßt werden, die eine Halterung und mehrere auf der
Halterung angebrachte Wertdruckvorrichtungen aufweist, wobei
die Vorrichtungen jeweils mehrere Wertdruckelemente aufweisen
und selektiv bewegbar sind, um ausgewählte Wertdruckelemente
auszurichten. In einer derartigen Maschine kann eine
Einrichtung zum Antrieb der Halterung vorgesehen sein, um
ausgewählte Wertdruckelemente durch eine Druckposition zu
bewegen, um einen Abdruck auf einer Druckaufnahmeoberfläche
auszubilden. Weiterhin kann eine Einrichtung zur
automatischen Feststellung oder Einstellung der
Wertdruckvorrichtungen vorgesehen sein, um die ausgewählten
Druckelemente entsprechend ausgewählter Druckwerte
auszurichten. Die Halterung kann auf geeignete Weise eine
drehbare Drucktrommel aufweisen, wobei die
Wertdruckvorrichtungen Druckräder umfassen, die innerhalb der
Trommel angeordnet sind, und selektiv einstellbar sind,
ausgewählte Druckelemente in einer Betriebsposition
auszurichten, in welche sie an der Oberfläche der Trommel
freiliegen.
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Bei einer Form einer Frankiermaschine umfaßt die automatische
Einstell- oder Festlegeeinrichtung mehrere axial
gleitbewegliche, gezahnte Wertauswahl-Zahnstangen, in
gleicher Anzahl wie die Anzahl an Druckvorrichtungen, und
jeweils einer unterschiedlichen Druckvorrichtung zugeordnet.
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In diesem Fall kann das Ritzel selektiv jeweils mit einer
einzelnen Zahnstange in Eingriff treten, um die Zahnstangen
zur Einstellung der jeweiligen Druckvorrichtungen zu
verschieben. Das Ritzel kann von Zahnstange zu Zahnstange
verschoben werden, um einen derartigen selektiven Eingriff zu
bewirken, wobei in diesem Fall das schraubenförmige
Antriebszahnrad zusammen mit dem Ritzel als eine Einheit
verschoben wird. Die Verschiebung einer Zahnstange, die in
Eingriff mit dem Ritzel steht, wird durch Drehung des mit
einem schraubenförmigen Gewinde versehenen Zahnrades
durchgeführt, welches das Ritzel dreht und daher die
Zahnstange verschiebt. Das Ritzel kann in beiden Richtungen
gedreht werden, um sowohl einen Vorschub als auch ein
Zurückziehen der Zahnstange zu bewirken, abhängig davon, ob
die Werteinstellung der zugeordneten Druckvorrichtung erhöht
oder verringert werden soll.
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Eine Ausführungsform einer Frankiermaschine weist eine
drehbare Drucktrommel auf, in welcher Wertdruckräder
angebracht sind. Mehrere gezahnte Wertauswahl-Zahnstangen, in
gleicher Anzahl wie die Anzahl der Druckräder, sind jeweils
einem unterschiedlichen Druckrad zugeordnet. Die Zahnstangen
sind in einer Welle angebracht, die axial zur Drucktrommel
ausgerichtet und zusammen mit dieser drehbar gehaltert ist.
Sie sind in Axialrichtung der Welle verschiebbar, um die
Druckräder einzustellen, um so ausgewählte Druckelemente in
einer Betriebsposition anzuordnen. Ein Ritzel ist auf einem
kreisringförmigen Teil angebracht, welches um die Welle herum
drehbar ist, für einen selektiven Eingriff des Ritzels mit
jeweils einer Zahnstange, zur Verschiebung der Zahnstangen.
Eine Antriebsmutter mit innerem Schraubengewinde ist um die
Welle drehbar in Eingriff mit dem Ritzel vorgesehen, und ist
an einer Axialbewegung entlang der Welle in bezug auf das
Ritzel gehindert.
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Eine Antriebseinrichtung dreht die mit einem Schraubengewinde
versehene Antriebsmutter um die Welle zusammen mit dem
kreisringförmigen Teil, um das Ritzel von Zahnstange zu
Zahnstange zu verschieben, und dreht die mit einem
schraubenförmigen Gewinde versehene Antriebsmutter unabhängig
von dem kreisringförmigen Teil, um das Ritzel so anzutreiben,
daß hierdurch eine mit diesem in Eingriff stehende Zahnstange
verschoben wird. Die Zahnstangen weisen Zähne in rechtem
Winkel zur Achse der Welle auf, so daß die Zähne in einem
Winkel zum schraubenförmigen Gewinde der Antriebsmutter
angeordnet sind, und die Drehachse des Ritzels schräg zu den
Zahnstangen-Zähnen um die Hälfte des Winkels angeordnet ist,
und die Zähne des Ritzels schräg in bezug auf die Achse des
Ritzels auf die voranstehend beschriebene Weise angeordnet
sind. Eine derartige Anordnung stellt einen glatten Übergang
zwischen der Antriebsmutter und der Zahnstange sicher.
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Es wird darauf hingewiesen, daß die voranstehend
beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung nur zur
Erläuterung dienen, und daß Fachleuten auf diesem Gebiet
Abänderungen dieser Ausführungsformen auffallen werden. Daher
soll die vorliegende Erfindung nicht auf die hier
beschriebenen Ausführungsformen begrenzt sein, sondern nur
durch die beigefügten Patentansprüche.