EP0016995A2 - Antriebs- und Führungsvorrichtung für einen Nadelkopf eines Nadeldruckers - Google Patents
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Definitions
- the needle head of a dot matrix printer which can be moved back and forth in its direction in the line direction, has to be moved very precisely step by step. Position errors must be negligibly small compared to the diameter of a pinprint, which e.g. Is 0.2 mm.
- the needle head of which is guided on a guide rod by means of a guide sleeve and is fastened to an endless rope which is guided over a rope pulley and a traction sheave
- the sleeve guide if it is to be free of play, is also sensitive to contamination and elongation or a slippage of the rope results in a position error of the needle head, which is equal to the stretch or the Is slippage and, in the event of slippage, affects all subsequent printing processes.
- the latter is particularly disadvantageous if the upper halves of characters are printed in one print line and the lower halves of characters in the following print line and the slip occurs in one or in both or between the two print lines.
- Elongation and slippage can occur, for example, as a result of friction when the needle head guide is dirty, accelerations caused by vibrations when using the dot matrix printer in a vehicle, and accelerations or decelerations of the needle head that occur at the beginning and end of each line in normal operation, especially if the dot matrix printer should work quickly, for which dot matrix printers are particularly suitable per se from the printing principle.
- the invention has for its object to provide a dot matrix printer that is less sensitive to contamination and shocks and yet can be carried out with a relatively small size and weight.
- the needle head 1 of the dot matrix printer is in a position which corresponds approximately to the center of a line to be printed.
- the needles of the needle head 1 print at the printing point 2 by means of an ink ribbon on a paper which is pushed onto an underlay 4 through an insertion slot 3. Paper, ribbon, ribbon guide and feed device and a possible paper cutter are not shown. Only the drive motor 5 of the paper conveyor device is shown in outline.
- the working end 6 of the needle head 1 facing the pressure point 2 (lower in the drawing) is guided on a round rod 7 by means of two pairs of rollers 8 and 9.
- the rollers 8 are arranged on the side of the round rod 7 facing the pressure point 2 and are rotatably mounted on axles 10 which are firmly connected to the needle head 1. They have a circumferential groove which is V-shaped in cross-section and, together with the round rod 7, absorb the reaction force which occurs during the printing process, relentlessly supporting the needle head 1 in the direction of this force.
- the rollers 9 are each rotatably mounted on axes 11 in a fork-shaped slotted end of a prestressed leaf spring 12, the center of which is firmly connected to the needle head 1 by a bolt 13.
- the preload of the sheet spring 12 is greater than the force of gravity of the needle head 1 in order to ensure reliable guidance of the same.
- the needle head 1 is guided on the (upper) end facing away from its (lower) working end 6 so that it can be displaced against rotation about the round rod 7 by means of a slide 14 on a guide bar 15.
- the slide 14 need only slide laterally on the bar, since the weight of the needle head 1 is carried by the rollers 9.
- the bar 15 has a much greater distance from the round rod 7 than the pressure point 2, so that a sufficiently precise positioning (perpendicular to the plane of FIG. 1) of the (lower) working end 6 of the needle head 1 with a slight play of the slide 14 on the Bar 15 is reached, in which the sliding friction is negligible and there is no susceptibility to interference from contamination.
- the needle head 1 is slidably mounted along its guide 7, 15 and is rigidly supported by the rollers 8 against the reaction force occurring during the printing process, so that the entire pressure force of the needles can be used.
- a double pulley 17 is rotatably mounted directly above the rollers 9.
- the arrangement of the pulleys 19, 23 and 24 results in a known manner from the position of the double grooved pulley 17 and the traction sheave 26 and the cable course described below.
- One end 29 of an elongation-resistant (ie practically inextensible) rope is attached to the side wall 18, the other rope end 30 is attached to the intermediate wall 22.
- the rope runs from one end 29 in a first section 31 parallel to the round rod 7 to the double grooved rope pulley 17, wraps around it in one of its grooves by 180 °, runs in a second section 32 to the rope pulley 19, at which it is again deflected by 180 ° , so that the next, third section 33 again runs parallel to the round rod 7.
- the rope is deflected at the pulley 23 by about 90 0 to the traction sheave 26 through which it loops around the screw groove multiple following, whereupon it is redirected by the pulley 24 by about 90 °, and again parallel in a fourth section 34 for Round rod 7 runs in the other groove of the double grooved rope pulley 17, wraps around it by 180 °, followed by the last, fifth section 35, which extends to the other rope end 30.
- the section 31 is aligned with the section 35 and the section 32 with the section 34, apart from a small parallel displacement, which is caused by the distance between the two grooves of the double pulley 17.
- the cable runs between the sections 31 and 32 around a circumferential half and between sections 34 and 35 around the other circumferential half of the double pulley 17.
- the sections 31, 32, 34 and 35 must run parallel to the round rod 7 so that the tension of the cable remains constant when the needle head 1 runs along the guide rod 7 and bar 15 when printing a line.
- the point of the cable is fixed, which lies in the middle of the cable section wound on this traction sheave 26 when the needle head 1 is in the middle of its path running along the rod 7 and the strip 15.
- the rope is expediently guided through one of two adjacent radial bores of a hollow cylindrical body of the traction sheave, which has the screw groove on the outside, into the interior thereof and out through the other bore.
- the rope section wound in the screw groove must be at least four times as long as the displacement path of the needle head 1, since for the entire displacement path on one side of the point at which the rope is attached to the traction sheave 26, a rope section twice the length of this path is wound and on the other side of this point as much rope has to be unwound.
- Fig. 4 shows the course of the rope without the pulleys 23 and 24, which are not necessary to carry out the principle of the present cable drive, but make it possible to save the drive motor 28 with the traction sheave 26 regardless of the position of the pulley 17 and the direction of displacement of the needle head 1 to arrange.
- the rope drive described is as such free of play, without any significant friction and not prone to failure, in particular not sensitive to dust and other contaminants.
- the needle head 1 is held directly with respect to shocks in the direction of displacement on four cable sections 31, 32, 34 and 35.
- the tensile force acting on the traction sheave 26 during a vibration due to the inertia of the needle head 1, the torque of which the motor has to withstand, is only half as large as the force caused by the inertia of the needle head 1.
- the radius of the sheaves 17, 19, 23, 24 and also the traction sheave 26 can be dimensioned relatively large despite the compact construction. This is essential for the selection of the rope material and the lifespan of the rope, as well as for a safe positioning of the needle head 1 in the direction of the rope pull.
- a sleeve 36 is formed which receives the end of the connecting cable 37 of the needle head which is connected to the needle head 1.
- the other end of the cable is supported in a stationary manner (not shown).
- This cable has a sheath formed by a (only partially shown) coil spring 38 and is U-shaped with its legs in the uppermost part of the housing between the side walls 18 and 25 and the front and rear wall, not shown, in the top view (plan view), not shown arranged parallel to the rod 7 and bar 15 and held elastically by means of the coil spring 38. It adjusts itself when the needle head 1 is moved by extending one U-leg and corresponding Ver shortening of the other U-leg of the respective position of the needle head 1. It can vibrate when shaken, but always returns to its position under the action of the spring 38.
Landscapes
- Character Spaces And Line Spaces In Printers (AREA)
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Abstract
Description
- Der an seiner Führung in Zeilenrichtung hin- und her verschiebbare Nadelkopf eines Nadeldruckers muss sehr genau schrittweise verschoben werden. Positionsfehler müssen vernachlässigbar klein gegenüber dem Durchmesser eines Nadelabdrucks sein, der z.B. 0,2 mm beträgt.
- Bei handelsüblichen Nadeldruckern, deren Nadelkopf mittels einer Gewindespindel verschiebbar ist, kann die für die erforderliche Genauigkeit nötige Spielfreiheit des Schrau- b.engetriebes nicht ohne einen nennenswerten Reibungswiderstand erreicht werden, der einen starken, entsprechend grossen und schweren Antriebsmotor bedingt. Ausserdem ist das Schraubengetriebe empfindlich gegen Verschmutzung der Gewindespindel.
- Bei anderen im Handel befindlichen Nadeldruckern, deren Nadelkopf mittels einer Führungshülse an einer Führungsstange geführt und an einem endlosen, über eine Seilscheibe und eine Treibscheibe geführten Seil befestigt ist, ist die Hülsenführung, wenn sie spielfrei sein soll, ebenfalls empfindlich gegen Verunreinigung und eine Dehnung oder ein Schlupf des Seiles hat einen Positionsfehler des Nadelkopfes zur Folge, der gleich der Dehnung oder dem Schlupf ist und sich im Falle eines Schlupfes auf alle folgenden Druckvorgänge auswirkt. Letzteres ist besonders nachteilig, wenn in einer Druckzeile die oberen Hälften und in der folgenden Druckzeile die unteren Hälften von Zeichen gedruckt werden und der Schlupf in einer oder in beiden oder zwischen beiden Druckzeilen auftritt. Dehnung und Schlupf können auftreten z.B. infolge von Reibung bei verunreinigter Nadelkopfführung, bei Beschleunigungen, die durch Erschütterungen bei Verwendung des Nadeldruckers in einem Fahrzeug entstehen, und durch die im normalen Betrieb am Anfang und Ende jeder Zeile auftretenden Beschleunigungen bzw. Verzögerungen des Nadelkopfes, besonders wenn der Nadeldrucker schnell arbeiten soll, wozu Nadeldrucker vom Druckprinzip her an sich besonders geeignet sind.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Nadeldrucker zu schaffen, der weniger empfindlich gegenüber Verunreinigungen und Erschütterungen ist und trotzdem mit relativ kleinen Abmessungen und kleinem Gewicht ausgeführt werden kann.
- Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 erfindungsgemäss gelöst. Gegenstand der Ansprüche 2 - 10 sind Weiterbildungen der Erfindung.
- In den beiliegenden Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Nadeldruckers mit seinen im Zusammenhang mit der Erfindung wesentlichen Teilen vereinfacht dargestellt. Es zeigen:
- Fig. 1 eine Rückansicht des Nadeldruckers in Blickrichtung des Pfeiles I in Fig. 2 und 3,
- Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1,
- Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 1 und
- Fig. 4 eine schematische Darstellung des Prinzips des Seiltriebes des Nadeldruckers nach Fig. 1 - 3.
- In Fig. 1 befindet sich der Nadelkopf 1 des Nadeldruckers in einer Stellung, die etwa der Mitte einer zu druckenden Zeile entspricht. Die Nadeln des Nadelkopfes 1 drucken an der Druckstelle 2 mittels eines Farbbandes auf ein Papier, das durch einen Einführungsschlitz 3 auf eine Unterlage 4 geschoben wird. Papier, Farbband, Farbbandführung- und -vorschubvorrichtung und eine eventuelle Papierabschneidevorrichtung sind nicht dargestellt. Von der Papierfördervorrichtung ist nur deren Antriebsmotor 5 im Umriss gezeigt.
- Das der Druckstelle 2 zugewandte (in der Zeichnung untere) Arbeitsende 6 des Nadelkopfes 1 ist an einer Rundstange 7 mittels zweier Rollenpaare 8 und 9 geführt. Die Rollen 8 sind an der der Druckstelle 2 zugewandten Seite der Rundstange 7 angeordnet und auf fest mit dem Nadelkopf 1 verbundenen Achsen 10 drehbar gelagert. Sie haben eine im Querschnitt V-förmige Umfangsrille und nehmen zusammen mit der Rundstange 7 die beim Druckvorgang auftretende Reaktionskraft auf, wobei sie den Nadelkopf 1 in Richtung dieser Kraft unnachgiebig abstützen.
- Die Rollen 9 sind auf Achsen 11 je in einem gabelförmig geschlitzten Ende einer vorgespannten Blattfeder 12 drehbar gelagert, deren Mitte durch einen Bolzen 13 fest mit dem Nadelkopf 1 verbunden ist. Die Vorspannung der Blattfeder 12 ist grösser als die Schwerkraft des Nadelkopfes 1, um eine sichere Führung desselben zu gewährleisten.
- Der Nadelkopf 1 ist an dem seinem (unteren) Arbeitsende 6 abgewandten (oberen) Ende mittels eines Schiebers 14 an einer Führungsleiste 15 verschiebbar gegen eine Drehung um die Rundstange 7 gesichert geführt. Der Schieber 14 braucht nur seitlich an der Leiste zu gleiten, da das Gewicht des Nadelkopfes 1 von den Rollen 9 getragen ist. Die Leiste 15 hat einen viel grösseren Abstand von der Rundstange 7 als die Druckstelle 2, so dass eine genügend genaue Positionierung (senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1) des (unteren) Arbeitsendes 6 des Nadelkopfes 1 mit einem geringen Spiel des Schiebers 14 an der Leiste 15 erreicht wird, bei dem dessen Gleitreibung vernachlässigbar ist und keine Störanfälligkeit durch Verschmutzung besteht.
- Auf diese Weise ist der Nadelkopf 1 praktisch reibungsfrei längs seiner Führung 7, 15 verschiebbar gelagert und dabei mittels der Rollen 8 gegen die beim Druckvorgang auftretende Reaktionskraft starr abgestützt, so dass die ganze Druckkraft der Nadeln nutzbar ist.
- Am Nadelkopf 1 ist unmittelbar über den Rollen 9 eine Doppelrillenseilscheibe 17 drehbar gelagert. An der in Fig. 1 linken Seitenwand 18 ist eine Seilscheibe 19 und in Aussparungen 20 und 21 der rechten Zwischenwand 22 sind Seilscheiben 23 und 24 und zwischen der Zwischenwand 22 und der rechten Seitenwand 25 ist eine mit einer Schraubenrille versehene Treibscheibe 26 gelagert, die auf der Welle 27 eines von der Wand 25 getragenen Schrittmotors 28 sitzt. Die Anordnung der Seilscheiben 19, 23 und 24 ergibt sich in bekannter Weise aus der Lage der Doppelrillenseilscheibe 17 und der Treibscheibe 26 und dem im folgenden beschriebenen Seilverlauf.
- Ein Ende 29 eines dehnungsfesten (d.h. praktisch nicht dehnbaren) Seiles ist an der Seitenwand 18, das andere Seilende 30 ist an der Zwischenwand 22 befestigt. Das Seil verläuft von dem einen Ende 29 in einem ersten Abschnitt 31 parallel zur Rundstange 7 zur Doppelrillenseilscheibe 17, umschlingt diese in einer ihrer Rillen um 180°, verläuft in einem zweiten Abschnitt 32 zur Seilscheibe 19, an der es wieder um 180° umgelenkt wird, so dass der nächste, dritte Abschnitt 33 wieder parallel zur Rundstange 7 verläuft. Danach ist das Seil an der Seilscheibe 23 um ca. 900 zur Treibscheibe 26 hin umgelenkt, die es der Schraubenrille folgend mehrfach umschlingt, woraufhin es von der Seilscheibe 24 um ca. 90° umgelenkt wird, und in einem vierten Abschnitt 34 wieder parallel zur Rundstange 7 in die andere Rille der Doppelrillenseilscheibe 17 läuft, diese um 180° umschlingt, worauf der letzte, fünfte Abschnitt 35 folgt, der sich bis zum anderen Seilende 30 erstreckt. Dabei fluchtet der Abschnitt 31 mit dem Abschnitt 35 und der Abschnitt 32 mit dem Abschnitt 34, abgesehen von einer kleinen Parallelverschiebung, die durch den Abstand der beiden Rillen der Doppelrillenseilscheibe 17 bedingt ist. Wie ersichtlich verläuft das Seil zwischen den Abschnitten 31 und 32 um eine Umfangshälfte und zwischen den Abschnitten 34 und 35 um die andere Umfangshälfte der Doppelrillenseilscheibe 17. Die Abschnitte 31, 32, 34 und 35 müssen parallel zur Rundstange 7 verlaufen, damit die Spannung des Seiles konstant bleibt, wenn der Nadelkopf 1 beim Drucken einer Zeile längs der Führungsstange 7 und -leiste 15 läuft. In der Mitte der Länge der Schraubenrille der Treibscheibe 26 ist die Stelle des Seiles fixiert, die in der Mitte des auf diese Treibscheibe 26 aufgewickelten Seilabschnittes liegt, wenn der Nadelkopf 1 sich in der Mitte seines längs der Stange 7 und Leiste 15 verlaufenden Weges befindet. Zu diesem Zwecke ist das Seil zweckmässig durch eine von zwei einander benachbarten radialen Bohrungen eines hohlzylindrischen, aussen die Schraubenrille aufweisenden Körpers der Treibscheibe in dessen Inneres und durch die andere Bohrung wieder heraus geführt. Der in der Schraubenrille aufgewickelte Seilabschnitt muss mindestens viermal so lang sein wie der Verschiebeweg des Nadelkopfes 1, da für den ganzen Verschiebeweg an einer Seite der Stelle, an der das Seil an der Treibscheibe 26 befestigt ist, jeweils ein Seilabschnitt der doppelten Länge dieses Weges aufgewickelt und an der anderen Seite dieser Stelle ebensoviel Seil abgewickelt werden muss.
- Fig. 4 zeigt den Seilverlauf ohne die Seilscheiben 23 und 24, die zur Durchführung des Prinzips des vorliegenden Seiltriebs nicht nötig sind, es aber ermöglichen, den Antriebsmotor 28 mit der Treibscheibe 26 unabhängig von der Lage der Seilscheibe 17 und der Verschieberichtung des Nadelkopfes 1 platzsparend anzuordnen.
- In Fig. 1, 3 und 4 sind die Laufrichtungen der Doppelrillenseilscheibe 17 und der Treibscheibe 26 sowie des Seiles für die Verschiebung des Nadelkopfes 1 in Fig. 1 nach rechts durch ausgezogene Pfeile dargestellt. Für eine Verschiebung des Nadelkopfes 1 in Fig. 1 nach links gelten die entgegengesetzten Richtungen.
- Der beschriebene Seiltrieb ist als solcher spielfrei, ohne nennenswerte Reibung und nicht störanfällig, insbesondere nicht empfindlich gegen Staub und andere Verunreinigungen. Dabei ist der Nadelkopf 1 in bezug auf Erschütterungen in Verschieberichtung an vier Seilabschnitten 31, 32, 34 und 35 direkt gehalten. Die bei einer Erschütterung durch die Massenträgheit des Nadelkopfes 1 auf die Treibscheibe 26 wirkende Zugkraft, deren Drehmoment der Motor widerstehen muss, ist nur halb so gross wie die durch die Massenträgheit des Nadelkopfes 1 verursachte Kraft. Da die Enden 29 und 30 des Seiles ortsfest gehalten sind, das Seil an der Treibscheibe 26 fixiert ist, und die Seilspannung in entgegengesetzten Richtungan auf die Doppelrillenseilscheibe 17 am Nadelkopf 1 wirkt, ist ein Schlupf des Seiles, der sich auf die Lage des Nadelkopfes 1 auswirken könnte, zuverlässig verhindert. Der Radius der Seilscheiben 17, 19, 23, 24 und auch der Treibscheibe 26 kann trotz gedrängter Bauweise verhältnismässig gross bemessen werden. Das ist für die Wahl des Seilmaterials, und die Lebensdauer des Seiles, sowie für eine in Seilzugrichtung sichere Positionierung des Nadelkopfes 1 wesentlich.
- Am oberen Ende des Schiebers 14 ist eine Hülse 36 gebildet, die das mit dem Nadelkopf 1 verbundene Ende des Anschlusskabels 37 des Nadelkopfes aufnimmt. Das andere Kabelende ist ortsfest abgestützt (nicht dargestellt). Dieses Kabel hat eine durch eine (nur teilweise dargestellte) Schraubenfeder 38 gebildete Hülle und ist im obersten Teil des Gehäuses zwischen den Seitenwänden 18 und 25 und der nicht dargestellten Vorder- und Rückwand in der nicht dargestellten Draufsicht (Grundriss) U-förmig mit seinen Schenkeln parallel zur Stange 7 und Leiste 15 angeordnet und mittels der Schraubenfeder 38 elastisch gehalten. Es passt sich bei Verschiebung des Nadelkopfes 1 durch Verlängerung des einen U-Schenkels und entsprechende Verkürzung des anderen U-Schenkels der jeweiligen Lage des Nadelkopfes 1 an. Es kann bei Erschütterungen vibrieren, kehrt aber unter der Wirkung der Feder 38 stets wieder in seine Lage zurück.
- Versuche mit einem mit der beschriebenen Führung und dem beschriebenen Seiltrieb ausgeführten Nadeldrucker ergaben bei Erschütterungen bis zu 3 g Beschleunigung einwandfreie Druckergebnisse.
Claims (10)
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