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Im Wälzdruckverfahren arbeitendes mechanisches Druckwerk Die Erfindung
betrifft ein im Wälzdruckverfahren arbeitendes mechanisches Druckwerk mit einem,
zykloide Bewegungen ausfUhrenden Druckwiderlager und einer stationär angeordneten
Druckeinrichtung, deren Druckelemente in den Bewegungsphasen einstellbar sind, in
denen sich das Druckwiderlager auf diesen nicht abwälzt. Beim mechanischen Druck
werden zwei Druckarten
angewendet: Der Typendruck, bei dem jedes
Zeichen als geschlossener Linienzug gedruckt wird, und der Elemenjwruck, bei dem
jedes Zeichen aus mehreren einzelnen Elementen zusammengesetzt ist und das entweder
im Linien- oder Punktraster gedruckt wird. Der grundsätzliche Vorteil des Elements,ßruckes
gegenüber dem Typendruck besteht darin, daß der Vorgang der mechanischen Zeichenauswahl
vermieden wird und statt dessen die Auswahl der stationären Elemente rein elektronisch
ausgeführt wird.
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Bereits beim ruhenden Druck verlangt die Zeichenauswahl beim Typendruck
einen erheblichen Aufwand an Dekodiermechanik. seim fliegenden Druck mit kontinuierlich
bewegtem Typ en träger wird viel Zeit benötigt, in der jeweils der gesamte Zeichensatz
die Druckstelle passieren muß, um über zeitlichen Zugriff die Auswahl vornehmen
zu können. Beim fliegenden Druck kommt als weiterer Nachteil hinzu, daß hohe Anforderungen
an das Druckhammersystem gestellt werden müssen, da diese nicht nur sehr schnell
sein, sondern auch einen zeitlich exakt reproduzierbaren Bewegungsablauf aufweisen
müssen.
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Charakteristisch für den Typendruck mit Stoß druck ist das hohe Druckgeräusch
aufgrund der hohen Kraftspitzen. Wesentlich leiser ist der Element~druck, da dessen
Kraftspitzen um eine Größenordnung kleiner sind und die Summierung des Störschalles
der Vielzahl der Systeme logarithmisch erfolgt Die Vorteile des Elementendruckes
lassen sich beim Schnelldrucker
kaum ausschöpfen, da die erforderliche
Vielzahl der Drucksysteme und deren Antriebe nicht in der notwendigen Kleinheit
hergestellt werden können. Daher hat der Element ruck bisher nur Eingang in den
mechanischen Seriendrucker gefunden, bei dem in spaltenweisem Einzeldruck mit nur
einem (oder mehreren) Druckkopf gearbeitet wird, der längs der Zeile schrittweise
transportiert wird.
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Ein in der Praxis nur sehr selten angewendetes Druckprinzip ist der
Wälzdruck. Hier wird die Druckkraft innerhalb eines Abrollvorganges linienhaft übertragen.
Drucktype, Datenträger und Widerlager haben keinerlei Relativbewegung zueinander.
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Die der Linienberührung entsprechende niedrige Druckkraft wird hier
nicht stoßartig, sondern vergleichsweise allmählich übertragen, so daß beim Wälzdruck
störendes Druckgeräusch nicht entsteht.
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Ein entscheidender Vorteil des Wälzdruckes liegt darin, daß die Druckkraft
Je Druckstelle nicht geschaltet wird. Die eigentliche Steuerung des Druckvorganges
erfolgt anoden stationären Gegenstempeln, die ohne Kraft im Leerlauf eingestellt
und sodann ebenfalls kraftfrei verriegelt werden, so daß sie dann die Druckkraft
der Wälztrommel aufnehmen können.
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Die sich beim Wälzdruck ergebenen Vorteile sind unverkennbar.
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Die über Exenter erzeugte Druckkraft stellt eine sehr einfache Lösung
des Druckkraftproblems dar. Die Druckposition ist konstruktiv exakt bestimmt und
hängt von keinem zusätzlichen und bewegten Bauteil mit inkonstantem Verhalten ab.
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Bei einem bekannten Paralleldrucker, der nach dem Wälzdruckverfahren
arbeitet, ist das Druckwiderlager als Trommel ausgebildet. Diese Trommel führt während
ihrer ständigen Drehung zykloide Bewegungen aus (DT-AS 1 524 572 und DT-PS 1 050
098).
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Dem Widerlager gegenüber ist ein über die ganze Schreibbreite reichender
Typenträger stationär angeordnet. Er enthält nebeneinander liegende Typenräder,
die zum Abdruck der Typen einzeln eingestellt werden, so daß sich in einer zykloidischen
Berührungsphase die Trommel auf den Typenrädern abwälzt. Die Einstellung der einzelnen
Typenräder ist mechanisch kompliziert und aufwendig, da sie nach dem Wälzvorgang
stets wieder in die Ausgangsstellung zurückgeführt werden müssen.
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Die Druckgeschwindigkeit ist infolge der dabei verhältnismäßig großen
Einstellwege gering. Das Druckwerk selbst ist durch die vielen sich bewegenden und
reibenden Einzelteile störanfällig.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen besonders schnell
und ohne wesentlichen Verschleiß arbeitenden Wälzdrucker zu schaffen, bei dem eine
elektronische Zeichenauswahl voll ausgeschöpft werden kann. Die Drucksteuerung soll
einfach gehalten werden, so daß elektromagnetische Wandlerprinzipien eingesetzt
werden können, die wirtschaftlich und störungsfrei arbeiten.
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Gemäß der Erfindung wird dies durch die Anordnung eines mechanischen
Wälzdruckers erreicht, der in den Ansprüchen näher gekennzeichnet ist und einen
Nadeldrucker enthält, deren
Druckdrähte durch Elektromagnete in
an sich bekannter Weise einstellbar und durch ein auf sie direkt einwirkendes Friktionssystem
in der eingestellten Lage für die Dauer des Abwälzvorganges arretierbar sind.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand einiger Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 die Prinzipdarstellung eines Wälzdruckers gemäß
der Erfindung in Vorderansicht teilweise im Schnitt, Fig. 2 die Seitenansicht der
Anordnung nach Fig. 1 im Schnitt, Fig. 3 bis 6 den Prinzipaufbau der Steuerung eines
Druckdrahtes und verschiedener elektromagnetisch wirkender Friktions systeme und
Fig. 7 bis 9 ein Ausführungsbeispiel für die Arretierung der Druckdrähte nach einem
elektrostatischen Friktionssystem.
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In den Figuren 1 und 2 ist der schematische Aufbau eines im Mosaik-Wälzdruckverfahren
arbeitenden Paralleldruckers dargestellt. Die rotierende Wälztrommel 1 wirkt als
Druckwiderlager und rollt hypozykloid mit den Zahnrädern 3 innen in einem Zylinder
2 mit Innenverzahnung ab. Das Druckwiderlager 1 wälzt sich periodisch gegen die
stationär angeordnete Druckeinrichtung 14 ab, die im dargestellten Ausführungsbeispiel
als Druckdrahtbank ausgebildet ist. Anstelle dieser Druckdrahtbank 14, bei der die
Druckdrähte in Schreibrichtung nebeneinander angeordnet sind, kann auch ein Drahtdruckkopf
verwendet
werden, bei dem 5, 7 oder mehr Druckdrähte übereinander und senkrecht zur Schreibrichtung
liegen. In diesem Falle wirkt die Druckeinrichtung 14 als Seriendruckwerk. Der Datenträger
11 wird nach jedem Zeilendruck um eine Zeilenhöhe verschoben. Die Zylinder 2 sind
fest mit dem Gehäuse 4 verbunden. In der Mittelöffnung der Zylinder 2 ist über ein
Kugellager 5 jeweils ein Exenter 6 und 6' gelagert, in denen die Widerlagerachse
10 befestigt ist. Eines der Exenter 6 trägt die erforderliche Antriebsrolle. An
dem ortsfesten Zylinder 2 sind Umlenkrollen 7 und 8 vorgesehen, über die das Farbband
9 zwischen Druckdrähte und Datenträger 11 geführt wird. Der Datenträger 11 wird
so durch die weiteren Umlenkrollen 12 und 13 geführt.
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Grundsätzlich werden zur Steuerung des Druckvorganges ein Einstellsystem
A und ein Verriegelungssystem B entsprechend Fig. 3 benötigt. Die Einstellung beider
Systeme erfolgt ohne Kraft, in der Druckphase jedoch muß das Verriegelungssystem
B die volle von dem Druckwiderlager 1 gelieferte Druckkraft aufnehmen können. Die
Druckdrahtsteuerung kann nach verschiedenen Methoden erfolgen: a) Die einzelnen
Druckdrähte 15 werden über getrennte Einstell systeme in die Druckstellung bewegt
und über zusätzliche ebenfalls getrennte Verriegelungssysteme mechanisch blockiert,
b),
alle Druckdrähte 15 werden von Einstellfedern ständig in der Druckstellung gehalten.
Dabei ist die Federkraft so schwach, daß gerade noch kein Abdruck beim Abwälzen
erfolgt. Die Drucksteuerung der einzelnen Druckdrähte erfolgt über getrennte Verriegelungssysteme,
und c) jeder Druckdraht 15 weist ein eigenes Einstellsystem auf.
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Die Blockierung aller Druckdrähte 15 erfolgt über ein gemeinsames
System.
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In der Figur 4 ist die Steuerung eines einzelnen Druckdrahtes 15 dargestellt,
die nach der Methode a) arbeitet. Ein kleines Tauchankersystem bewegt den Druckdraht
15 in die Druckposition, indem der Tauchanker 17 vom Magneten 18 angezogen wird.
Das Verriegelungssystem B besteht aus einem Elektromagneten, in welchem ein Pol
schuh 20 angeordnet ist. Bei Erregung der Spule wird eine Klinkenzunge 21 vom Polschuh2O
angezogen, so daß die Klinkenzunge 21 mit ihrer Nase in eine Nut des Druckdrahtes
15 eintaucht und diese in der Druckposition verriegelt.
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In Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel ein Friktionssystems
B dargestellt, bei dem die Verschleißerscheinungen entfallen, die zwangsweise bei
einer Klinkenverriegelung auftreten. Auch bei dieser Anordnung wird zunächst der
Druckdraht 15 durch das Tauchankersystem entgegen der Rücks-tellfeder 22 in Druckposition
gebracht. Der flächenhafte Polschuh 23 zieht bei Erregung der Spule 24 des Friktionssystems
die Haftfläche des Druckdrahtes 15 magnetisch an, so daß die dabei durch die Reibkraft
entstehende Schubkraft den Wälzdruck
ermöglicht.
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Bei den Anordnungen nach Fig. 4 und 5 benötigt jeder Druckdraht 15
ein eigenes Einstell- und Verriegelungssystem.
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Eine weniger aufwendige und platzsparende Lösung ergibt sich, wenn
entsprechend der Methode c) die Verriegelung der Druckdrähte 15 gemeinsam vorgenommen
wird, z.B. in Anlehnung an das Prinzip der Magnetpulverkupplung. Die Fig. 6 zeigt
eine solche Anordnung. Die magnetisierbaren Druckdrähte 15, sind innerhalb einer
gemeinsamen Verriegelungsvorrichtung 25 mit einem Magnetpulver 26 eng umgeben. Die
Ein- und Austrittswandungen 27 und 28 der Verriegelungsvorrichtung 25 umschließen
die Druckdrähte 15 dicht und sind in sich elastisch. Bei Erregung der gemeinsamen
Magnetspule erstarrt das gesamte stationäre System in der jeweiligen Stellung aller
Druckdrähte.
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Die Druckdrahtsteuerung nach der Methode b) kommt ohne aufwendige
Wicklungen aus. Hier bietet sich das elektrostatische Friktionsprinzip nach Johnsen-Rahbek
an. Zwischen einem schwach leitenden Werkstoff und einem Leiter bildet sich bei
Anlegen einer Spannung an der Berührungsfläche infolge der hohen Feldstärke eine
hohe Anziehungskraft aus, so daß je nach Größe des Reibwerte der Materialpaarung
erhebliche Tangentialkräfte aufgenommen werden können. Die typische Eigenschaft
derartiger Friktionssysteme, nicht voll nach Entregung zu trennen, stellt bei Anwendung
im Mosaik-Wälzdrucker
ke-in Hindernis dar, da diese Tnnnung ohne
weiteres durch die Rückstellfeder 22 erreicht werden kann. Ein Ausführungsbeispiel
eines solchen elektrostatischen Friktionssystemsist in den Fig. 7 bis 9 dargestellt.
Der einzelne Druckdraht 15 ist im Bereich des nicht näher dargestellten Friktionssystems
als flächenhafter.eil 29 ausgeführt (Fig. 8), der als Elektrode wirkt . Je zwei
Druckdrahtelektroden 29 werden von einem Halbleiterkörper30 umschlossen (Fig. 7),
der aus Kohle-Kunststoffmaterial aufgebaut ist. Die Druckdrahtelektroden 29 sind
gegeneinander spannungsisoliert angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel ist die
gesamte Druckeinrichtung 14 aus dem schwach leitenden Kohle-Kunststoffmaterial als
tragende Konstruktion ausgeführt, die zugleich den gemeinsamen Anschluß aller Systeme
an die Spannungsquelle darstellt. Der einzelne Druckdraht mit seiner ausgebildeten
Haftfläche dieses Systems ist in Fig. 8 dargestellt.
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In Fig. 9 ist ein Teilbereich der Druckeinrichtung (14, Fig.1) dar
stellt, die nach dem elektrostatischen Friktionsprinzip entsprechend Fig. 7 aufgebaut
ist. Dabei ist angenommen, daß die Druckeinrichtung 14 als Vollmosaikdrucker ausgebildet
ist, d.h. für jeden möglichen Druckpunkt je Zeichen und Zeile ist ein Druckdraht
15 vorgesehen. Nach dem Einlegen der Druckdrähte 15 mit ihren Haftelektroden 29
werden die mit Ansätzen 31 versehenen Profilstreifeny gestapelt und in nicht näher
dargestellter Weise mechanisch gehaltert. Das so aufgebaute System ähnelt einer
Wabe, in deren Zwischenraum die Druckdrähte paarweise angeordnet sind.
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Als mechanische Reibpartner und elektrostatische Elektrode kann Stahl
mit entsprechender Oberflächenbearbeitung vorgesehen werden. Die erforderliche elektrische
Leistung ist gering, da nur der Feldaufbau bewirkt werden muß und eine mechanische
Arbeit nicht verlangt und nicht geleistet wird.
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Bei der Anwendung des elektrostatischen Friktionsprinzips beim Seriendrucker
ergibt sich eine sehr kleine und extrem leichte Druckeinrichtung. Hierbei kann mit
einem einzigen Kopf die gesamte Zeile überstrichen werden, oder es können mehrere
Köpfe parallel über Teilabschnitte der Zeile betrieben werden. Je nach Grad der
Herstellungs- und Betriebsschwierigkeiten (Speicher- und Steuerelektronik) läßt
sich über den Serien-Parallelbetrieb eine optimale Anpassung an Leistung und Kosten
erreichen.
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Patentansprüche: