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Dokumentenidentifikation DE3003279C2 14.07.1988
Titel Antriebsvorrichtung für das Laufwerk eines Zeilendruckers
Anmelder Printronix, Inc. (n.d.Ges.d.Staates Californien), Irvine, Calif., US
Erfinder Matula, Jerry, Westminster, Calif., US;
Radke, Glen Richard, Fountain Valley, Calif., US;
Barrus, Gordon Brent, El Segundo, Calif., US
Vertreter Hansmann, A., Dipl.-Wirtsch.-Ing., Pat.-Anw., 8000 München
DE-Anmeldedatum 30.01.1980
DE-Aktenzeichen 3003279
Offenlegungstag 07.08.1980
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 14.07.1988
Veröffentlichungstag im Patentblatt 14.07.1988
IPC-Hauptklasse B41J 19/14

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Antriebsvorrichtung ist aus dem DE-GM 66 00 773 bekannt. Bei dieser Antriebsvorrichtung, die z. B. für eine Schreibmaschine verwendbar ist, ist ein Typenträger etwa in der Mitte zwischen zwei Antriebsscheiben an einem Antriebsband befestigt. Eine Ausgleichsmasse des Typenträgers ist diesem gegenüberliegend ebenfalls am Antriebsband befestigt. Mit der Ausgleichsmasse sollen Vibrationen des Typenträgers infolge dessen Hin- und Herbewegung gedämpft werden.

Aus der DE-OS 25 34 936 ist ein Punkrasterdrucker mit einem Typenträger in Form einer hin- und herbeweglichen Hammerbank bekannt, die auch zur Auslösung der einzelnen Hämmer erforderliche Magnetkreise trägt. Der Antrieb der Hammerbank erfolgt durch einen Massenausgleichsgewichte aufweisenden Nockenantrieb, der über eine Verbindungsstange mit dem die Hammerbank tragenden Laufwerk verbunden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Laufwerk in Form einer eine relativ große Masse aufweisenden Hammerbank Vibrationen infolge der Hin- und Herbewegung der Hammerbank wirksam zu dämpfen.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die vorgeschlagene Ausbildung wird erreicht, daß das Antriebsband nur eine Festigkeit aufzuweisen braucht, die ausreicht, um den Antrieb des Laufwerks und der Ausgleichsmasse zu bewirken, da sowohl Laufwerk als auch Ausgleichsmasse während der gesamten Hin- und Herbewegung des Laufwerks über das Antriebsband an den Scheiben anliegen, über die das Antriebsband läuft. Durch diese Art der Lagerung des Laufwerks und der Ausgleichsmasse gelingt es, Vibriationen des Laufwerks erheblich zu dämpfen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Fig. 1 bis 7 beispielsweise erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Zeilendruckers und eine Steuerschaltung in Form eines Blockschaltbildes,

Fig. 2 eine Draufsicht eines Teils des Druckers der Fig. 1,

Fig. 3 eine Vorderansicht des Druckers nach Fig. 2,

Fig. 4 das Laufwerk des Druckers in auseinandergezogener Anordnung,

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 in Fig. 2,

Fig. 6 ein Geschwindigkeitsdiagramm des Laufwerks und des entsprechenden Antriebsmotorerregerstroms, und

Fig. 7 eine perspektivische Darstellung einer Einrichtung zur Erzeugung eines Geschwindigkeitsbezugssignals.

In Fig. 1 ist ein Drucker 10 mit einem ausbalancierten, in zwei Richtungen wirkenden Laufwerkantrieb 12 dargestellt. Der Antrieb 12 bewegt ein Druckhämmer aufweisendes Laufwerk 14 bezüglich einer angrenzenden Druckplatte 16 hin und her.

Eine Leitungs- Sammelschiene 18 ist an das Laufwerk 14 angeschlossen, um Magnetkreise, welche den verschiedenen Hammerelementen innerhalb des Laufwerkes 14 zugeordnet sind, derart zu erregen, daß wahlweise Punkte über ein Farbband 20 auf einem Druckpapier abgedruckt werden. In Fig. 1 sind Teile dieses Farbbandes dargestellt. Das Papier, was aus Gründen vereinfachter Darstellung nicht wiedergegeben ist, wird von zwei Traktionsantrieben mit gesteuerter Geschwindigkeit schrittweise nach oben über die Druckplatte 16 bewegt. Ein Bandsystem 24 herkömmlicher Konstruktion, welches in Fig. 1 nicht dargestellt ist, wird zusammen mit einem Motor 26 verwendet, um das Farbband 20 im Bereich der Druckplatte 16 quer zum Papier zu bewegen. Die Traktionsantriebe 22 sind an den entgegengesetzten Enden einer Stange 28 vorgesehen, die sich längs des Druckers 10 erstreckt und durch zwei Platten 30 und 32 getragen ist. Die beiden Platten 30 und 32 sind an einer Grundplatte 34 des Druckers angebracht. Eine Stange 36 von quadratischem Querschnitt ist drehbar innerhalb der Platten 30 und 32 angeordnet und treibt die Traktionsantriebe 22 an, wodurch die Papierbewegung bei Drehung einer Riemenscheibe 38 ausgelöst wird, die am Ende der Stange 36 angebracht ist. Ein an der entgegengesetzten Seite der Befestigungsplatte 30 angeordneter Motor treibt die Riemenscheibe 38 über eine Riemenscheibe 42 und einen Riemen 44 an.

Die Einzelheiten des Laufwerkantriebes 12 sind im einzelnen in den Fig. 2-5 als auch in Fig. 1 wiedergegeben. Der Antrieb 12 umfaßt ein Paar Riemenscheiben 50 und 52, welche auf unter Abstand angeordneten, parallelen und vertikalen Wellen 54, 56 drehbar sind. Die Wellen 54 und 56 sind in den entgegengesetzten Enden eines oberen Rahmens 58 gelagert, während sich ein unterer Rahmen 60 längs des Antriebes 12 mit Hilfe von Lagern erstreckt und durch einen Zwischenrahmen 62 unter Abstand gehalten ist. Der untere Rahmen 60 ist direkt an der Basisplatte 34 des Druckers 10 angebracht.

Ein aus nichtrostendem Stahl bestehendes Antriebsband 64 gleichförmiger Breite verläuft als Endlosschlaufe um die Scheiben 50 und 52 an den entgegengesetzten Seiten der Rahmen 58, 60 und 62. Das Antriebsband 64 ist mittels einer oder mehrerer Schrauben 66 (Fig. 4) mit den Antriebsscheiben verbunden. Die Schrauben 66 stellen eine bestimmte Position des Antriebsbandes 64 bezüglich der Scheiben 50 und 52 sicher, während gleichzeitig diejenige begrenzte Bewegung des Antriebsbandes 64 ermöglicht ist, welche benötigt wird, um das Laufwerk 14 hin- und hergerichtet zu bewegen. Das Antriebsband 64 kann aus einem Stahlband bestehen, dessen Enden mit Hilfe eines oder mehrerer Federelemente verbunden sind, so daß das Band gespannt wird und gleichzeitig eine Dehnung und Kontraktion des Bandes entsprechend Temperaturänderungen ermöglicht ist.

Das Laufwerk 14 ist an einem Teil des Bandes 64 zwischen den Scheiben 50 und 52 mittels eines L-förmigen Rahmens 68 angebracht. Der Rahmen 68, welcher länger ist als der Abstand zwischen den Wellen 54 und 56, liegt während der begrenzten Bewegungen des Laufwerkes 14 über das Band 64 an den entgegengesetzten Scheiben 50 und 52 an. Der Rahmen ist am Antriebsband 64 durch Schrauben angebracht.

Eine lange, dem Massenausgleich dienende Stange 72 ist am Band 64 zwischen den Scheiben 50 und 52 an der entgegengesetzten Seite der Scheiben bezüglich des Laufwerks 14 angebracht. Wie der Rahmen 68 so ist auch die Stange 72 länger als der Abstand zwischen den Wellen 54 und 56, so daß sie während der begrenzten Hin- und Herbewegungen des Laufwerks 14 über angrenzende Teile des Bandes 64 mit den Scheiben 50 und 52 in Kontakt verbleibt. Die Stange 72, welche in Größe und Formgebung dem Laufwerk 14 und dessen Befestigungsrahmen 68 entspricht, wird verwendet, um eine Masse zur Verfügung zu haben, welche derjenigen des Laufwerkes 14 und des Rahmens 68 entspricht. Die Stange 72 gleicht also die Hin- und Herbewegung des in entgegengesetzter Position befindlichen Laufwerks 14 aus, derart, daß Schwingungen und Schüttelbewegungen ungeachtet der Hin- und Herbewegung des Laufwerkes 14 vermieden werden.

Die entgegengesetzten Enden des Rahmens 68 werden mittels einer Magnetanordnung 74 über angrenzende Teile des Antriebsbandes 64 mit den Scheiben 50 und 52 in Berührung gehalten. Die Magnetanordnung 74 umfaßt einen Permanentmagneten 76 und ein Polstück 78. Das Polstück 78 ist C-förmig und hat zwei Schenkel 80 und 82, die sich nahe und unter Abstand bezüglich einer dünnen Platte 79 befinden. Die Platte 79 besteht aus magnetischem Material und ist an der Innenfläche des Antriebsbandes 64 befestigt, wobei das Polstück 78 am Zwischenrahmen 62 angebracht ist. Da der Permanentmagnet 76 an einem Zwischenteil des Polstückes 78 zwischen den Schenkeln 80 und 82 angebracht ist und einen geringen Abstand bezüglich der dünnen Platte 79 hat, wird ein Magnetkreis geschlossen, der eine Magnetkraft erzeugt, die angrenzende Teile der Platte 79 anzieht, um die entgegengesetzten Enden des Befestigungsrahmens 68 über die angrenzenden Teile des Antriebsbandes 64 hindurch mit den Scheiben 50 und 52 in Kontakt zu halten.

In gleicher Weise werden die entgegengesetzten Enden der Stange 72 über angrenzende Teile des Antriebsbandes 64 hindurch unter Verwendung einer Magnetanordnung 84den Scheiben 50 und 52 in Berührung gehalten. Die Magnetanordnung 84, welche hinsichtlich ihrer Ausgestaltung identisch ist mit der Magnetanordnung 74, enthält gemäß Fig. 4 einen Permanentmagneten 86, der an einem Zwischenteil eines C-förmigen Polstückes 88 befestigt ist. Das Polstück 88 hat zwei Schenkel 90 und 92. Eine dünne Platte 93 ist an der Innenfläche des Antriebsbandes 64 im Bereich der Magnetanordnung 84 angebracht.

Das Laufwerk 14 wird durch einen Gleichstrommotor 94 über die Scheiben 50 und 52 und das Antriebsband 64 angetrieben. Der Motor 94 treibt die Scheibe 50 über die Welle 54 in zwei Richtungen an. Am unteren Ende des Motors 94 befindet sich eine Scheibe 96, welche mittels eines Riemens 98 mit einer am unteren Ende der Welle 54 angebrachten Scheibe 100 in Verbindung steht. Der Gleichstrommotor 94 ist an der Grundplatte 34 des Druckers 10 befestigt, wobei sich die Welle durch eine Öffnung in der Grundplatte 34 so erstreckt, daß sich die Antriebsscheibe 96 unterhalb der Grundplatte 34 befindet. Die Welle 54 erstreckt sich durch eine Öffnung in der Grundplatte 34 und trägt die Scheibe 100 unterhalb der Platte 34.

Die Hin- und Herbewegung des Antriebes 12 ist durch zwei Anschläge 102 und 104 begrenzt, die nahe der Stange 72 befestigt sind. Der Anschlag 102 weist einen L-förmigen Rahmen 106 auf, der an der Platte 34 befestigt ist und eine Feder 108 trägt, die sich vom oberen Teil nach außen erstreckt. In gleicher Weise ist der Anschlag 104 mit einem L-förmigen Rahmen 110 versehen, der an der Platte 34 befestigt ist, und mit einer Feder 112, diese sich am oberen Teil des Rahmens 110 nach außen erstreckt. Die Anschläge 102 und 104 sind unter Abstand längs der Stange 72 angebracht, so daß die Federn 108 und 112 wahlweise durch ein rechtwinkliges Element 114 beaufschlagt werden, das an der Außenfläche der Stange 72 angebracht ist und sich in die Bahn der Federn 108 und 112 erstreckt.

Der Antrieb 112 wirkt wie ein Linearmotor. Jedesmal, wenn das Element 114 auf eine der Federn 108 und 112 aufprallt, wird in der Feder ausreichend Energie gespeichert, um einen Rückprall zur nominalen Antriebsgeschwindigkeit hervorzurufen.

Die Antriebsschaltung für den Motor 94 ist in Fig. 1 im Zusammenhang mit einem Codierer 116 dargestellt. Der Codierer 116, welcher im einzelnen in Fig. 7 dargestellt ist, fühlt die entgegengesetzten Grenzen der Bewegung des Antriebes 12 ab und erzeugt ein Signal, welches die tatsächliche Geschwindigkeit des Antriebes 12 und des angeschlossenen Laufwerkes 14 wiedergibt. Die der Laufgeschwindigkeit entsprechenden Impulse des Codierers 116 werden durch einen Vorverstärker 118 verstärkt und anschließend an einen Impulsgenerator 120 angelegt, um entsprechende Zeitsignale zu erzeugen. Die Zeitsignale des Impulsgenerators 120 werden zusammen mit einem Geschwindigkeits-Einstellsignal an einer Geschwindigkeits- Korrekturschleife 122 angelegt. Das Geschwindigkeits-Einstellsignal vermittelt die erwünschte Geschwindigkeit des Laufwerkes 14. Die Geschwindigkeits-Korrekturschleife 122, enthält einen Taktgeber welche die Zeitsignale mit einer Taktzeit unter Verwendung eines Geschwindigkeits-Einstellsignals vergleicht. Der Unterschied in Form eines Geschwindigkeits-Korrektursignals wird zusammen mit einem Signal eines bipolaren Bezugssignalgenerators 126 an einer Summier-Verbindung 24 angelegt. Der Generator 126 verwendet die Impulse des Codierers 116 als Bezugssignal und korrigiert dieses Signal auf einen absoluten Wert. Die resultierende Kombination von Signalen am Ausgang der Summier-Verbindung 124 wird mittels eines Antriebsverstärkers 128 zum Antrieb des Motors 94 an diesem angelegt.

In Fig. 6 ist die Geschwindigkeit des Laufwerkes 14 als Funktion der Zeit und des entsprechenden Erregerstromes dargestellt, welcher am Gleichstrommotor 94 angelegt werden muß, um eine im wesentlichen trapezförmige Geschwindigkeitscharakteristik zu erzielen. Wenn die Geschwindigkeitskurve den Nullwert am Punkt 136 durchläuft, dann spricht die Schaltung nach Fig. 1 an, indem in der entsprechenden Richtung ein entsprechend großer Impuls 138 am Gleichstrommotor 94 angelegt wird. Dieser Impuls bewirkt zusammen mit der Rückprallwirkung des Laufwerkes 12, daß der Laufwerkantrieb schnell auf die erwünschte Nominalgeschwindigkeit, bestimmt durch die Korrekturschleife 122, beschleunigt wird. Wenn der Laufwerkantrieb 12 auf eine Geschwindigkeit beschleunigt, welche etwa 70% der Nominalgeschwindigkeit entspricht, verläßt die Schaltung nach Fig. 1 den Sättigungsbereich, wonach ein sehr kleiner Stromanteil am Motor 94 angelegt wird, d. h. soviel Strom, wie nötig ist, damit der Laufwerkantrieb schnell die Nominalgeschwindigkeit am Punkt 140 erreicht. Am Punkt 140 wird der Erregerstrom am Motor 94 auf Null oder im wesentlichen auf Null reduziert. Wenn der Laufwerkantrieb 12 nachfolgend eine lineare Bewegung in der vorbestimmten Richtung zwischen den entgegengesetzten Begrenzungen durchführt, liefert die Schaltung nach Fig. 1 eine verhältnismäßig kleine Strommenge, welche als Erregerstrom am Motor 94 angelegt wird, um eine Kompensation für Reibungsverluste und dergleichen zu erhalten und um die Nominalgeschwindigkeit des Antriebes 12 aufrechtzuerhalten.

Wenn der Laufwerkantrieb 12 weit genug bewegt wurde, so daß das Aufprallelement 114 auf die andere der Federn 108 und 112 aufprallt, was dem Punkt 142 auf der Geschwindigkeitskurve nach Fig. 6 entspricht, wird der Laufwerkantrieb 12 schnell verzögert. Die Schaltung nach Fig. 1 fühlt die resultierende Differenz zwischen der tatsächlichen und der erwünschten Geschwindigkeit ab und erzeugt einen Erregerstrom von zunehmendem Wert, welcher am Motor 94 angelegt wird. Wenn die Geschwindigkeit des Antriebes 12 auf etwa 70% der erwünschten Nominalgeschwindigkeit reduziert ist, ist die Schaltung gesättigt und es wird nachfolgend ein verhältnismäßig großer Impuls 144 am Gleichstrommotor 94 eingespeist. Dennoch fährt der Antrieb 12 in seiner Verzögerung fort und kommt am Punkt 146 (Fig. 6) infolge des Widerstandes der Feder in die Ruhelage. Obwohl der Stromimpuls 144 der Verzögerung des Antriebes 12 entgegenwirkt, wird diese Energie nicht aufgebraucht, sondern statt dessen auf die Feder übertragen. Wenn der Laufwerkantrieb 12 am Punkt 146 zur Ruhelage kommt und nachfolgend eine Umkehr der Richtung unter der Wirkung der zusammengedrückten Feder vollführt, wird die zusätzliche Energie des Stromimpulses 144 von der Feder auf den Laufwerkantrieb 12 zurückgeleitet. Gleichzeitig erzeugt die Schaltung nach Fig. 1, die sich in Sättigung befindet und am Punkt 146 der Null-Bewegung die Polarität umkehrt, einen verhältnismäßig großen Impuls 148, um den Laufwerkantriebsmechanismus 12 schnell zu beschleunigen. Wenn der Laufwerkantrieb 12 auf etwa 70% der erwünschten Nominalgeschwindigkeit beschleunigt ist, verläßt die Schaltung den Zustand der Sättigung und erzeugt einen verhältnismäßig kleinen Strom, welcher am Motor 94 angelegt wird. Dies wird durch den tatsächlichen Wert des abnehmenden Fehlersignals an der Summier-Verbindung 124 bestimmt. Wenn der Antrieb 12 die durch einen Punkt 150 auf der Geschwindigkeitskurve nach Fig. 6 dargestellte Nominalgeschwindigkeit erreicht, wird der durch die Schaltung nach Fig. 1 erzeugte Erregerstrom auf Null oder nahezu auf Null reduziert und nimmt nachfolgend verhältnismäßig kleine Werte ein, welche erforderlich sind, um Reibungsverluste oder dergleichen zu kompensieren. Auf diese Weise wird die Linearbewegung des Antriebes 12 auf der erwünschten Nominalgeschwindigkeit aufrechterhalten.

Wenn der Antrieb 12 seine entgegengesetzte Grenzlage erreicht und das Aufprallelement 14 auf die andere der Federn 108 und 112 aufschlägt, wie am Punkt 152 der Geschwindigkeitskurve nach Fig. 6 veranschaulicht ist, beginnt der Antrieb 12 die Verzögerung. Wenn der Antrieb 12 auf etwa 70% der Nominalgeschwindigkeit reduziert ist, ist die Schaltung nach Fig. 1 gesättigt, so daß nachfolgend ein verhältnismäßig großer Stromimpuls 154 erzeugt wird. Wenn der Antriebsmechanismus 12 am Punkt 156 gemäß Fig. 6 auf Null verzögert ist, verbleibt die Schaltung gesättigt, kehrt jedoch die Polarität um.

Ein Teil des Codierers 116 nach Fig. 1 ist in Fig. 5 und 7 dargestellt. Der Codierer 116 hat ein Gehäuse 158, welches das obere Ende der Welle 54 umschließt und ein Codierelement 160 in Form einer Teilscheibe aufweist. Diese Teilscheibe besitzt mehrere abfühlbare Kennzeichnungen, die unter gleichem Abstand am Außenumfang der Teilscheibe vorgesehen sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die anzeigbaren Kennzeichen aus Schlitzen 162 gebildet. Eine Lichtschranke 164 mit einem lichtemittierenden Element an einem Ende richtet Licht auf einen Fühler, wenn einer der Schlitze 162 durchläuft, wodurch ein Ausgangsimpuls erzeugt wird. Die Frequenz der Impulse liefert eine direkte Anzeige der Geschwindigkeit des Laufwerkes 14 sowie einen geeigneten Bezugswert. Der Außenumfang des Codierelementes 160 endet an den entgegengesetzten Enden in einem Paar von Kanten 166 und 168. Ein zweites lichtemittierendes Element und ein Fühler innerhalb der Lichtschranke 164 fühlen ab, wenn jeweils die Kante 166 oder 168 durchläuft, wodurch ein Signal am Bezugssignal-Generator 126 angelegt werden kann, um den Wendepunkt des Laufwerkes 14 anzuzeigen.


Anspruch[de]
  1. 1. Antriebsvorrichtung für das in Zeilenrichtung längs eines Gegendruckelements begrenzt hin- und herbewegliche Laufwerk eines Zeilendruckers und einer entgegengesetzt zum Laufwerk angetriebenen Ausgleichsmasse, wobei das Laufwerk und die Ausgleichsmasse mit den gegenüberliegenden Abschnitten eines Antriebsbandes verbunden sind, das über zwei Scheiben läuft, von denen eine angetrieben ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufwerk (14) auf einem Rahmen (68) angeordnet ist, daß der Rahmen (68) und die Ausgleichsmasse (Stange 72) eine Länge haben, die größer als der Abstand zwischen den Wellen (54, 56) der Scheiben (50, 52) ist, und daß der Rahmen (68) und die Ausgleichsmasse (Stange 72) durch je eine Magnetanordnung (74, 84) am Antriebsband (64) und an den Scheiben (50, 52) zur Anlage gebracht werden, die auf den Rahmen (68) und die Ausgleichsmasse (Stange 72) eine Anziehungskraft ausüben, die gegen das Antriebsband (64) gerichtet ist.
  2. 2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Magnetanordnung (74, 84) aus einem feststehenden Permanentmagneten (76, 86) mit einem feststehenden C-förmigen Polstück (78, 88) und einer am aus magnetischem Material bestehenden Antriebsband (64) befestigten Platte (79, 93) besteht.
  3. 3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch zwei gefederte, feststehende Anschläge (102, 104), die mit einem weiteren Anschlag (114) am Antriebsband (64) zusammenwirken, durch die die Hin- und Herbewegung des Laufwerks (14) begrenzt wird.






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