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Elektromagnet oder Spule mit einem Anker, der mechanisch mit einer
Vorrichtung durch ein Hebelgelenk verbunden ist Die Erfindung bezieht sich auf einen
Elektromagnet oder eine Spule mit einem Anker, der mechanisch mit einer Vorrichtung
durch ein Hebelgelenk verbunden ist, das das übersetzungsverhältnis des Drehmomentes
zwischen dem Anker und der Vorrichtung bei fortschreitendem Arbeitshub verringert.
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Ein Nachteil herkömmlicher Elektromagnete besteht darin, daß die Anziehungskraft,
die auf den Anker einwirkt, sich umgekehrt proportional zu einer Größe ändert, die
eine Funktion des Hubs des Ankers ist. Diese Anziehungskraft ist zu Beginn des Hubs
am geringsten, wenn der Anker die größte Entfernung vom Elektromagneten oder von
der Spule hat. Gerade dann wird aber die größte Kraft benötigt, um die hohe anfängliche
Trägheit des Ankers und der diesem zugeordneten Vorrichtungen zu überwinden.
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Zur Ausschaltung obiger Schwierigkeiten verwendet ein bekannter Elektromagnet
ein Hebelgelenk, das einen einarmigen mit einer Ablaufkurve versehenen drehbar gelagerten
Hebel umfaßt, der mit einer an der Ankerachse vorgesehenen Rolle zusammenarbeitet.
Durch Änderung des übersetzungsverhältnisses zwischen Hebel und Ankerrolle wird
hier zwar eine Anpassung an die Anzugskraft des Magneten erzielt, der zwischen dem
Anker und der zu betätigenden Vorrichtung eingeschaltete Hebel vergrößert jedoch
in nachteiliger Weise die durch den Elektromagneten zu betätigende Masse. Letztere
soll jedoch im Hinblick auf eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit möglichst klein gehalten
werden. Außerdem besteht bei der bekannten Anordnung die Gefahr, daß eine unerwünschte
seitliche Belastung der Ankergleitlager und des Hebellagers auftritt, wobei die
Ausgangskraft des Elektromagneten beschränkt werden kann. Diese bekannte Anordnung
hat ferner beim Schließen des Ankers einen relativ hohen Reibungsverlust.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die obigen Nachteile zu
vermeiden und ein Hebelgelenk für einen Elektromagneten zu schaffen, das einfach
und teilesparend aufgebaut ist, eine geringe Masse hat, praktisch reibungslos arbeitet
und bei relativ kleiner Gesamtantriebskraft eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit ermöglicht.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Hebelgelenk
zwei schwenkbar gelagerte Hebel aufweist, die sich von ihren Anlenkstellen aus nebeneinander
in entgegengesetzten Richtungen erstrecken und Berührungsflächen aufweisen, die
so geformt sind, daß das übersetzungsverhältnis des Drehmomentes abnimmt, und daß
sie aufeinander abrollen, ohne aufeinander zu gleiten. Ein solches Hebelgelenk ist
im Aufbau einfach und ermöglicht eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit, während es gleichzeitig
eine Anpassung des Übersetzungsverhältnisses auf die Anzugskraft des Elektromagneten
in einem weiten Bereich gestattet. Die Gesamtantriebskraft wird außerdem im Vergleich
zu bekannten Anordnungen verringert. Bei entsprechender Auslegung der Berührungsflächen
und der Längen der Hebel können die Hebel eine Kraft erzeugen, die über den gesamten
Hub des Ankers hinweg unverändert bleibt.
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Da sich im übrigen das Übersetzungsverhältnis der Hebel in bezug auf
das Drehmoment kontinuierlich ändert, während der Ankerhub fortschreitet, wird die
gesamte Bewegungsenergie des Ankers fast vollständig auf die zugeordnete Vorrichtung
übertragen.
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Im folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung in Verbindung
mit der Zeichnung beschrieben. Die Erfindung ist dabei auf einen Druckhammer in
einem Hochgeschwindigkeitsdrucker angewendet, bei dem die Druckzeichen dadurch gebildet
werden, daß der Druckhammer, das Papier und das Farbband gegen Zeichentypen schlägt,
die auf einem Druckrad, das sich fortlaufend dreht, erhaben herausgearbeitet sind.
Die Zeichnung ist eine schematische Ansicht des Hochgeschwindigkeitsdruckers und
zeigt das Hebelgelenk.
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Ein Elektromagnet 1, der als Weicheisenkern mit zwei Spulen ausgebildet
ist, wirkt auf einen Anker 2,
der an einem Arm eines gekröpften
Hebels 3 sitzt. Der Hebel 3 ist bei 4 drehbar aasgelenkt. Der andere Arm des Hebels
3 wirkt auf den einen Arm eines weiteren gekröpften Hebels 8, der mit dem ersten
Hebel 3 in einer Ebene liegt. Diese Einwirkung findet am Punkt 7 der gekrümmten
Berührungsflächen 5 und 6 der Hebel 3 und 8 statt. Der Hebel 8 ist bei 9 schwenkbar
aasgelenkt. Die Drehachsen der beiden Hebel stehen parallel. Der Druckhammer 10
sitzt direkt auf dem Hebel 8 auf. Sofern der Druckhammer 10 nicht von den
Hebeln betätigt wird, wird er von einer Blattfeder 12 von dem Druckrad
11 weggehalten, so daß er das Druckrad nicht berührt.
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Der Berührungspunkt 7 liegt von der Anlenkstelle 9 um eine Strecke
»a« und von der Anlenkstelle 4 um eine Strecke »b« entfernt. Obwohl der Berührungspunkt
7 sich entlang den Hebeln bewegt, tritt keine Gleitreibung auf, da der Punkt immer
auf der Linie liegt, die die beiden Anlenkstellen 4 und 9 verbindet. Der Berührungspunkt
liegt zu Beginn und am Ende des Hubs bei den entsprechenden Punkten 13 und 14 auf
den gekrümmten Berührungsflächen.
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In diesem System muß die Berührungszeit zwischen dem Druckhammer und
dem Druckrad so kurz sein, daß die Bewegung des Druckrades die Druckzeichen praktisch
nicht verschmiert. Die Berührungszeit muß aber lang genug und der Schlagdruck hoch
genug sein, um eine ausreichende Druckdichte zu erzielen. Diese Bedingung kann man
durch eine entsprechende Auslegung der Hebel und des Druckhammers in Anpassung an
den Hub und das Zurückprellen des Druckhammers erfüllen.
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Zu Beginn des Hubs ist das übertragungsverhältnis für das Drehmoment
(alb) vom Anker auf den Druckhammer am größten. Wenn der Anker weiterläuft und die
magnetische Kraft zunimmt, nimmt dieses Übertragungsverhältnis ab, da sich der Punkt
7 auf die Anlenkstelle 9 zu bewegt. Dadurch wird fast die gesamte Bewegungsenergie
des Ankers auf den Druckhammer übertragen. Am Ende des Hubs ist das Geschwindigkeitsverhältnis
der Hebel derart, daß der Trägheitswiderstand des Ankers nur noch einen sehr kleinen
Effekt auf den Druckhammer ausübt. Daher ist der einzige Trägheitswiderstand, der
in der kritischen Rückprellperiode beachtet werden muß, der Trägheitswiderstand
des zweiten Hebels und des zugeordneten Druckhammers.
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Das Zurückprellen des Druckhammers führt dem Hammer einen beträchtlichen
Teil der ursprünglichen Bewegungsenergie wieder zu. Die Massen des zweiten Hebels
und des Druckhammers sind so verteilt, daß der größte Teil der des Zurückprellens
als Schwingung vernichtet wird. Der Hebel 8 läuft allerdings mit einer ausreichenden
Winkelgeschwindigkeit zurück, um sicherzustellen, daß der Druckhammer das Druckrad
nicht zweimal trifft.
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Um das erforderliche Geschwindigkeitsverhältnis am Ende des Hubs zu
erhalten und um die Wirkung der Reibung zu vermindern, muß der Drehzapfen an der
Anlenkstelle 9 des Hebels 8 einen kleinen Durchmesser haben. Um die Belastung dieses
Zapfens zu vermindern, hat der Hebel 8 eine solche Form, daß sein Stoßmittelpunkt
in der Aufschlagstelle des Druckhammers liegt. Unter dieser Bedingung wird der Drehzapfen
des Hebels 8 durch einen Schlag des Druckhammers gegen das Druckrad praktisch nicht
belastet.