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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zum Drucken, die sehr kompakt realisiert werden kann.
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Derzeit gibt es auf dem Markt kompakte
Druckvorrichtungen mit einer Baubreite von 20 mm. Sie werden
mithilfe eines Chassis aus Kunststoff realisiert, das alle die
Vorrichtung bildenden Elemente hält, insbesondere den Motor
und die zugeordneten Übertragungsorgane (Zahnräder), den
Druckkopf und seinen eventuellen Träger (der auch Teil des
Kopfes sein kann), die Antriebsrolle für das Papier, das
Druckorgan, um den Druckkopf gegen die Walze zu drücken,
zwischen denen das Papier verläuft.
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Es gibt auch Vorrichtungen mit metallischen
Elementen, die im allgemeinen über Schrauben und Innengewinde im
Blechmiteinander verbunden sind, aber in diesem Fall
erfordert die Komplexität der Mechanik einen erheblichen Platz,
verringert die Zuverlässigkeit und erhöht über die Maßen die
Kosten. Außerdem bedeutet die Unmöglichkeit, mit solchen
Materialien komplexe Formen (Vertiefungen, zahlreiche Löcher
u.s.w.) zu realisieren, daß enge Toleranzen nur schwer
eingehalten werden können.
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Der nächstliegende Stand der Technik für eine
kompakte Anordnung wird durch eine Kunststoffbasis gebildet,
auf der dann die wesentlichen Elemente der Vorrichtung
befestigt werden.
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In der europäischen Patentanmeldung 0 718 110 wird
eine Vorrichtung zur Montage eines Thermo-Druckkopfs mit
einem Rahmen, einer Walze, die zwischen zwei Seitenwänden
des Rahmens drehbar gelagert ist, und einem Druckkopf
beschrieben, der vor dem Rahmen zwischen den Seitenwänden
montiert ist. Die Vorrichtung enthält weiter ein
Druckelement, das drehbar auf dem Rahmen verbunden ist und den
Druckkopf gegen die Walze andrücken kann, und einen Druckhebel,
der drehbar auf dem Rahmen befestigt ist. Das
Druckelement wird so von dem Hebel getragen, daß es den Druckkopf
gegen die Walze drückt.
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In der europäischen Patentanmeldung 0 738 606 ist
eine Vorrichtung dargestellt, die einen Druckkopf
gleichmäßig gegen eine Walze drücken soll. Die Vorrichtung enthält
einen Rahmen, einen Druckkopf und eine Walze sowie eine
Feder, die den Druckkopf gegen die Walze drückt.
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In der europäischen Patentanmeldung 0 659 574 wird
eine Druckvorrichtung beschrieben, die einen Druckkopf und
eine Walze enthält, auf die der Druckkopf drückt. Die
Vorrichtung ist so ausgebildet, daß sie eine geringe Anzahl von
Bauteilen besitzt. Diese Vorrichtung enthält einen Hebel,
der den Druckkopf und die Walze in Kontakt bringt bzw. nicht
bringt.
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Die in diesen Druckschriften beschriebenen
Vorrichtungen betreffen im wesentlichen Mittel, um die Walze und
den Druckkopf miteinander in Kontakt zu bringen.
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Man möchte jedoch den Platzbedarf der bekannten
Vorrichtungen verringern. Diese Vorrichtungen sind so
ausgebildet, daß der Rahmen meist aus Kunststoff ist.
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Der wesentliche Nachteil von Kunststoff in Verbindung
mit der Verringerung des Platzbedarfs der Vorrichtung ist
seine geringe Steifheit. Der kritische Punkt einer Thermo-
Druckvorrichtung liegt nämlich in einer genauen Fluchtung
zwischen der Mantellinie der Walze und der Linie der
Druckpunkte des Druckkopfes. Nimmt aber die Baubreite der
Vorrichtung ab, dann muß man den Durchmesser der Walze
verringern, was zu einer zunehmend kleineren Kontaktfläche
(oder Wirkfläche) der Walze führt.
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Eines der schwierigsten Probleme im Fall von
kompakten Vorrichtungen liegt in der Notwendigkeit einer
fluchtenden Ausrichtung der Walze, die das Papier führt, mit dem
Druckkopf. Je kompakter die Vorrichtung nämlich wird, umso
geringer wird der Durchmesser der Walze. So wird die wirkliche
Kontaktfläche zwischen der Walze und dem Druckkopf immer
kleiner und die Fluchtung läßt sich immer schwerer
gewährleisten. Außerdem liegt die einzig brauchbare Lösung für die
Herstellung der kompakten mechanischen Bauteile kleiner
Abmessungen, insbesondere kleiner Achsen und Löcher, in der
Bildung des Druckchassis aus einem einzigen Kunststoff-
Bauteil, das alle Halte-Elemente für die mechanischen
Bauteile trägt (Getriebe, Druckkopf, Walze, Motoren und
Meßsonden). Dann ergibt sich das Problem, daß die mechanische
Stabilität des Chassis nicht mehr ausreicht, wenn es
mechanischen Kräften ausgesetzt ist, wie sie beim Druck auf den
Druckkopf einwirken, selbst wenn dieser Druck symmetrisch
auf das Chassis rückwirkt.
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Wenn die Arbeitsbreite des Druckers steigt, nehmen
die Schwierigkeiten aufgrund der geringen Haubreite und der
Fluchtungsprobleme außerdem noch erheblich zu.
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Wenn das Anheben nur von einer Seite erfolgt, wie
dies bei solchen Vorrichtungen sowie bei allen Vorrichtungen
unter solchen Belastungen der Fall ist (unter
Berücksichtigung der Schwierigkeit, ein Organ zu realisieren, das an
beiden Seiten des Chassis angreift, ohne den vorgegebenen
Raum zu überschreiten), dann verzieht sich obendrein das
Chassis, sodaß es nahezu unmöglich ist, den Kopf von der
Walze an der dem Hebel zum Anheben gegenüberliegenden Seite
abzuheben.
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Um das Fluchtungsproblem zu lösen, kann man die Kraft
auf den Druckkopf erhöhen oder die Walze nachgiebiger
machen. Diese beiden Faktoren führen zu einer Erweiterung der
Toleranz des Kontakts zwischen der Walze und dem Druckkopf,
aber dies ist wegen der Vergrößerung der Kraft ungünstig
hinsichtlich der Begrenzung der im Chassis wirkenden Kräfte
(Steifheit des Kunststoffchassis) und wegen der Erhöhung der
Nachgiebigkeit der Walze hinsichtlich der Reibung der Walze
auf dem Kopf, falls kein Papier vorliegt. Dieser Fall ist zu
berücksichtigen, wenn man Papier einziehen will, ohne den
Druckkopf anzuheben, was oft der Fall ist, wenn man die
Ergonomie beim Betrieb der Vorrichtung optimieren will.
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Eine andere Art, das Problem zu beheben, besteht
darin, das Kunststoffchassis mit Rillen zu versehen, wodurch
es versteift wird. Dies hat aber zum Nachteil, daß
wertvoller Raum hierfür benötigt wird, während ein kompakter Aufbau
und eine einfache Montage der verschiedenen Bauteile
gewünscht werden. Eine zentrale Rippe verläuft ja durch den
Innenraum der Vorrichtung. Da insbesondere die Druckpunkte
und Abstützungspunkte der Druckorgane symmetrisch auf dem
Kopf verteilt sein müssen, wird die Realisierung sehr
schwierig, wenn zugleich das Verfahren zur Montage einfach
bleiben soll.
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Die Erfindung schlägt vor, dieses Problem der
Fluchtung zwischen der Mantellinie der Walze und der Linie der
Punkte des Druckkopfs durch Versteifung des Druckrahmens
mithilfe eines spezifischen Organs zu lösen.
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Das auf der notwendigen Fluchtung der Walze mit dem
Kopf beruhende Problem kann so zusammengefaßt werden, daß
das Kunststoffchassis sich beim Auftreten einer Kraft
verzieht. Gerade eine solche Verformung führt dazu, daß eine
der beiden Seiten des Kopfes von der Walze abhebt. Ein
solches Problem ergibt sich in mindesten den drei folgenden
Fällen:
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- ein Kraft wirkt auf die Basis des Chassis, wenn dieses
auf einem unebenen Träger befestigt ist (Hyperstatik);
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- das Druckorgan drückt unsymmetrisch bezüglich des
Chassis;
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- der Kopf hebt ab, wenn das Druckorgan nur an einer der
beiden Seiten auf den Kopf drückt.
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Wenngleich man die beiden ersten Punkte vielleicht
tolerieren könnte, so ist dies für den letzten Punkt
praktisch unmöglich. Im Rahmen der Bildung einer sehr flachen
Vorrichtung ist es nämlich notwendig, das Anheben von nur
einer Seite der Vorrichtung aus zu bewirken, um zu vermeiden,
daß mechanische Bauteile die Vorrichtung durchqueren,
was zu Lasten der Baubreite geht.
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Dies hat aber zur Folge, daß der ganze Druck des
Druckorgans auf einer Seite der Vorrichtung wirksam wird,
was eine Kraft erzeugt, die das Chassis stark verzieht.
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Die meisten bekannten Vorrichtungen werden mit
Elementen realisiert, die den Kopf durchqueren und
symmetrisch auf den Kopf oder das Druckorgan einwirken, um diese
einseitige Belastung zu beseitigen.
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Daher betrifft die Erfindung einen
Wärmedruck-Vorrichtung mit einem Chassis, einem Motor mit Getriebe zum
Antrieb einer Walze, mit einem Thermo-Druckkopf, einem
Druckorgan zum Andrücken des Kopfes gegen die Walze, dadurch
gekennzeichnet, daß sie ein Versteifungsorgan aufweist, das
zumindest in vertikaler Richtung mit zwei getrennten Seiten
des Chassis und zumindest in Drehrichtung um eine im
wesentlichen zu einer dritten Seite des Chassis senkrechten Achse
oder zumindest in Drehrichtung um zwei der Seiten des
Chassis fest verbunden ist.
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Erfindungsgemäß verwendet man also eine Platte einer
ausreichenden Dicke (hier 1,5 mm), um zu verhindern, daß
sich das Chassis verzieht. Die Platte wird in der letzten
Montagephase montiert (vor dem Drucktest) montiert und wird
nur durch eine sich selbst einschneidende Schraube
befestigt, da ein inneres Verschachtelungssystem ohne
zusätzliches Schuborgan in der Gußform die Blockierung jeglicher
vertikaler Bewegung der Seiten des Chassis bezüglich des
Bodens blockieren kann. Die dadurch erreichte Steifheit
beseitigt die Verformung beim Anheben des Kopfes vom Chassis
vollständig. Gemäß einer Ausführungsform im Rahmen der
Erfindung ist das Versteifungsorgan eine Platte, die
zwischen zwei horizontal gegeneinander versetzten Nasen auf
jeder Seite des Chassis paßt, und die Platte wird in
Drehrichtung bezüglich einer im wesentlichen senkrecht zum Boden
des Chassis verlaufenden Achse durch ein von einer einzigen
Schraube gebildeten Befestigungsorgan gehalten.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist so ausgebildet,
daß das Befestigungsorgan die Vorrichtung ganz durchquert
und eine Blockierung in Drehrichtung bezüglich der beiden
die Druckwalze tragenden Seiten gewährleistet.
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Die Vorrichtung ist so ausgebildet, daß das
Versteifungsorgan Befestigungspunkte für die Druckvorrichtung
enthält.
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Die Vorrichtung kann auch einen Hebel aufweisen, der
von nur einer Seite aus auf den Druckkopf einwirkt und so
die dreifache Funktion der Betriebssteuerung, der Steuerung
des Positionsmelders und der direkten Steuerung des Anhebens
des Kopfes erfüllt.
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Bei einer großen Druckbreite (80 mm bis 110 mm)
versteift dieses System das ganze Chassis, sodaß die
Fluchtung besonders einfach wird. Man kann dann am Chassis andere
mechanische Elemente gefahrlos befestigen (Vorrichtung zum
Aufrollen des Papiers, Träger für die Papierrolle u.s.w.).
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Schließlich kann das Versteifungsorgan von einer
Druckschaltungsplatte gebildet werden, die das Chassis
versteifen kann und zudem eine elektronische Funktion, wie
die Steuerung des Druckers, wahrnimmt.
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Erfindungsgemäß führt das Versteifungsorgan dazu, daß
die beiden Seiten der Vorrichtung stets zueinander in Flucht
bleiben und daß jedes mögliche Verziehen ausgeschlossen
wird.
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Eine erste mögliche Ausführungsform ist durch
Verwendung einer Versteifungsplatte definiert, die mit jeder
der beiden Seitenwangen fest verbunden ist, sodaß, wenn die
beiden Seiten sich gegenseitig verziehen, sich eine Drehung
der Platte ergibt. Sie ist dann nicht mehr senkrecht zu den
Seiten, insbesondere zum Hoden. Sie bildet einen Winkel in
der horizontalen Ebene bezüglich des Bodens. Das Prinzip
liegt dann darin, die Platte fest (gemäß drei Stützpunkten)
in einer Ebene zu halten, die senkrecht zum Boden der Vorrichtung
verläuft, sodaß jede mögliche Drehung der Platte
verhindert wird.
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Die erfindungsgemäße Platte wird in der letzten Phase
des Zusammenbaus der Vorrichtung montiert. Man braucht nur
eine einzige sich selbst einschneidende Schraube, sodaß ihre
Befestigung besonders einfach erfolgt. Hierbei handelt es
sich übrigens um die einzige Schraube in der Vorrichtung.
Sie dringt zwischen die an der Innenseite des Chassis
versetzt angeordneten Nasen ein, sodaß die Entnahme des
Bauteils aus der Gießform einfach und ihre Einfügung mithilfe
einer einzigen Befestigungsschraube leicht ist.
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Die Platte ist breit und greift weit auf die Seiten
der Vorrichtung über. Sie besitzt einen erheblichen Hebelarm
und widersteht damit noch besser den Torsionskräften. Da sie
erst in der Schlußphase montiert wird, stört sie nicht die
vorausgegangenen Montagephasen, insbesondere die Montage des
Motors (seitlich und innen) oder die Montage des Druckkopfes
(einstecken und drehen).
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Es ist möglich, ein Organ zu verwenden, das eine
relative Drehung zwischen den beiden Flanken des die Walze
und den Druckkopf tragenden Chassis unmöglich macht. Dies
kann beispielsweise mit einem T-Profil geschehen, das das
Chassis durchquert und sich an der anderen Seite blockiert.
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So ist es möglich, einen außerordentlich einfachen
Hebel zu verwenden:
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Der Hebel zum Anheben des Kopfes wirkt umgekehrt zu einem
klassischen Hebel. Das Anheben des Kopfes von der Walze
erfolgt durch Drücken des Hebels nach unten und nicht nach
oben. Daher ist der Hebel ein Kipphebel und ermöglicht es,
ohne den Raum in der Position "Kopf abgesenkt" zu verlassen,
den Kopf in dieser Richtung anzuheben, während ansonsten das
Ergreifen des Kopfes stark erschwert wäre.
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Außerdem liegt dieser Hebel unmittelbar an dem von
einer Metallplatte gebildeten Träger des Kopfes an, also
eine sehr einfache Konfiguration, und bewirkt auch den Druck
auf den Schalter zur Erkennung der hohen Stellung.
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Die Erfindung betrifft auch ein Zahnrad zur
Verriegelung der Walze in ihrer Stellung und zu dessen
selbsttätiger Verriegelung auf der Walze (durch Schnappwirkung).
Dies ergibt eine Lagerfunktion zwischen der Walze und dem
Chassis der Druckvorrichtung.
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Da die Walze die Lagerfunktion erfüllt, kann ihre
Länge vergrößert werden, sodaß ein Schnappmechanismus ohne
Vergrößerung des Raumbedarfs untergebracht werden kann.
Diese Neuerung verringert die Anzahl der Bauteile zur
Realisierung dieser Funktionen von drei Bauteilen auf ein
Bauteil. Im allgemeinen bräuchte man ein eigenes Lager für das
Getriebe, ein Getriebe und einen Schnappmechanismus zur
Verriegelung. Außerdem erfolgt der Zusammenbau durch
einfaches Einfügen des Zahnrads in die Walze von Hand, nachdem
die Walze an ihren Platz gebracht wurde. Das Schnappgeräusch
liefert eine Anzeige für die korrekte Einfügung.
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Die Erfindung wird nun anhand der beiliegenden
Zeichnungen, die die Erfindung nicht einschränken, näher
erläutert.
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Fig. 1 zeigt von oben die erfindungsgemäße
Vorrichtung.
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Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße
Versteifungsplatte.
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Fig. 3 zeigt in Explosionsdarstellung das
erfindungsgemäße Zahnrad.
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Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält ein
Druckchassis 1 das zwei Längsseiten 2 und 3 und zwei Querseiten
4 und 5 sowie einen Motor 6 mit Getriebe zum Antrieb einer
Walze 7 enthält. Die Vorrichtung besitzt in bekannter Weise
einen Druckkopf 8, beispielsweise einen Thermodruckkopf. Die
Vorrichtung enthält ein Andrückorgan 9, das Druck auf die
Walze 7 ausübt. Der Druckkopf 8 wird mithilfe einer Feder 9
gegen die Walze 7 gedrückt.
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Erfindungsgemäß enthält die Vorrichtung ein
Versteifungsorgan 10. Dieses Versteifungsorgan 10 ist
vorzugsweise eine Platte, beispielsweise aus Metall oder einem
harten Kunststoff. Die Platte 10 ist so ausgebildet, daß sie
zumindest in vertikaler Richtung mit zwei getrennten Seiten
des Chassis und zumindest in Drehrichtung um eine im
wesentlichen zu einer dritten Seite des Chassis senkrechten Achse
oder zumindest in Drehrichtung bezüglich der beiden Seiten
des Chassis festgelegt ist.
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Das Versteifungsorgan 10 ist mithilfe einer Schraube
13 befestigt. Diese Schraube 13 durchquert die Vorrichtung
ganz und bewirkt die Blockierung der Platte in Drehrichtung
bezüglich der beiden Seiten, die die Druckwalze 7 tragen.
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In Fig. 1 sieht man den Hebel 14, der auf den
Druckkopf 9 einwirkt. Dieser Hebel ist mit einem Ende der
Walze 7 fest verbunden. Er funktioniert folgendermaßen: Die
Trennung des Druckkopfs 8 von der Walze 7 erfolgt, indem der
Hebel nach unten gedrückt wird. Dadurch wird auch Druck auf
den Schalter 15 ausgeübt.
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In Fig. 3 sieht man das Zahnrad 16, mit dem die
Walze 7 blockiert werden kann, welche durch ein Loch in der
Querseite 5 des Chassis führt. Die Achse der Walze enthält
eine Rinne zum Einschnappen der Walze. Weiter enthält die
Walze ein Lager 18 zwischen der Walze und der Querseite 5
des Chassis.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat zahlreiche
Vorzüge. Ihr kompakter Aufbau bleibt erhalten, wenn man die
Breite des Druckfelds vergrößert. Sie führt zu einem sehr
flachen Aufbau durch Verwendung einer Walze geringen
Durchmessers. Trotz ihres kompakten Aufbaus bleibt die Montage
einfach und erlaubt eine große Druckbreite ohne Vergrößerung
der Baubreite.