DE1549788B1 - Vorrichtung zur elektromagnetischen steuerung der schwing bewegung einer an ihrem einen ende befestigten blattfeder - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektro- feder paralleler Richtung sich verjüngt, während der magnetischen Steuerung der Schwingbewegung einer zweite Schenkel des Magnetkernes eine Polfläche aufan ihrem einen Ende befestigten Blattfeder, die ins- weist, die rechtwinklig zur erstgenannten Polfiäche besondere als Druckhammer für Typenschnelldruck- seitlich von dem an der Blattfeder befestigten Anker werke dient, bei dem die Blattfeder an ihrem freien 5 derart angeordnet ist, daß dieser mit einer Seiten-Ende einen Anker trägt, der im Luftspalt eines Ma- fläche in der gespannten Ausgangslage der Blattfeder gnetkemes angeordnet ist, auf den eine erste Wick- an dieser Polfiäche anliegt.

lung, die dauernd einen niedrigen magnetischen Fluß Eine nach der Erfindung aufgebaute Vorrichtung

im Magnetkern erzeugt, und eine Auslösewicklung weist ein großes Energiespeicherungsvermögen auf vorgesehen sind, wobei die Auslösewicklung in einen io und ermöglicht durch die besondere Ausbildung des Steuerstromkreis eingeschaltet ist, der eine im wesent- magnetischen Kreises und der diesen Kreis steuernlichen rechteckförmige Wellenform erzeugt, die be- den Schaltung eine äußerst schnelle Hin- und Herwirkt, daß der im Magnetkern durch die erste Wick- bewegung der Blattfeder bei einer äußerst kurzen lung erzeugte magnetische Fluß kurzzeitig kompen- Verharrungszeit in ihrer nach der Freigabe aus der siert wird. 15 gespannten Stellung erreichbaren größten Aus-

Durch die österreichische Patentschrift 250 714 ist schwenklage. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ein Typendruckwerk mit Druckhämmern bekannt, bei demnach überall dort vorteilhaft Verwendung finden, dem die Druckhämmer an den freien Enden von ein- wo derartig strenge Bedingungen an einen Hin- und seitig eingespannten Blattfedern befestigt sind. Die Herschwingvorgang einer Blattfeder gestellt werden, für den Druckvorgang erforderliche Energie ist in den 20 Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Ergespannten Blattfedern gespeichert. Die Druckhäm- findung besteht der Anker aus einem magnetisch weimer sind zu Ankern erweitert, die im Luftspalt eines chen Material verbreitert sich zur seitlich Hegen-Magnetkernes angeordnet sind. Durch eine erste den Polfläche hin. Durch diese besondere Ausbildung Wicklung wird der Magnetkreis so erregt, daß die des Ankers wird eine Dämpfung bei der Rückbewe-Anker und damit die Blattfedern in der gespannten 25 gung der Blattfeder in ihre gespannte Lage erzielt, so Stellung gehalten werden. Zum Drucken wird einer daß auch diese Rückbewegung trotz kürzester Zeit-Auslösewicklung, die aus zwei Teilen besteht, ein dauer zu einem bestimmten vorgegebenen Zeitpunkt Impuls zugeführt, der das von der ersten Wicklung beendet ist. Schädliche Prellungsschwingungen, welche erregte magnetische Feld überkompensiert. Dadurch die Beendigung der Bewegung der Blattfeder bei ihrer werden der Anker, der mit diesem verbundene Druck- 30 Rückbewegung verzögern würden, sind demnach weithammer und die Blattfedern freigegeben. Das nach gehend vermieden.

Druck erforderliche Spannen der Blattfedern, d. h. Weitere Merkmale der Erfindung sind den An-

das Einspeichern der Druckenergie in die Blattfedern, sprächen zu entnehmen.

erfolgt mechanisch. Der mit hohen Trägheitskräften Einzelheiten der Erfindung sind nachstehend an

belastete Spannmechanismus für die Federn begrenzt 35 Hand von in den Figuren veranschaulichten Ausfühdie Druckgeschwindigkeit. Außerdem sind die Ge- rungsbeispielen beschrieben. Es zeigt lenkstellen eines derartigen Hebelgetriebes relativ Fig.l eine Seitenansicht einer Druckhammer-

großen Kräften unterworfen. betätigungsvorrichtung,

In der deutschen Patentanmeldung P 15 24 429.8 Fig. 2 die Draufsicht auf die Vorrichtung nach

wurde bereits eine Vorrichtung zum Spannen des als 40 Fig. 1,

Blattfeder ausgebildeten Druckhammers vorgeschla- F i g. 3 die Vorderansicht der Vorrichtung nach

gen, bei der die Blattfeder den Anker eines Elektro- Fig. 1,

magneten bildet, der die Feder entlang der Polfläche Fig.4 ein Weg-Zeit-Diagramm der Druckhammer-

spannt, welche die Form der Biegelinie der Feder bewegung, aufweist. Da bei dieser Vorrichtung die Blattfeder so- 45 Fig. 5 ein Schaltschema des Steuerstromkreises für wohl als mechanisches Energiespeicherelement als die Druckhammerbetätigungsvorrichtung, auch zur Schließung des magnetischen Kreises dient, Fig. 6 ein Schaltbild des Steuer-Stromkreises und

ist es nicht möglich, für die beiden genannten Zwecke Fig. 7 Diagramme zur Veranschaulichung des

optimale Eigenschaften zu erzielen. Strom- und Flußverlaufes.

Um eine hohe Druckgeschwindigkeit bei Typen- 50 Von den an einer Leiste befestigten Druckhammerschnelldruckwerken zu erzielen, muß die zum Antrei- betätigungsvorrichtungen 10 weist eine jede je einen ben des Druckhammers und zur Rückstellung des- Magnetkern 12 auf, der einen im wesentlichen geselben in seine Druckbereitschaftsstellung erforder- schlossenen magnetischen Kreis bildet. Der Druckliche Zeit so kurz wie möglich sein. Außerdem ist es hammer 16 ist mit seinem einen Ende an dem Mazur Erzielung einer hohen Druckgüte notwendig, daß 55 gnetkern 12 befestigt und ist mit seinem anderen Ende die Zeit, während welcher der Druckhammer auf der mit dem magnetischen Anker 14 verbunden, das zur Type bzw. auf dem zu bedruckenden Papier oder in Schließung des magnetischen Kreises dient. Es ist die der Nähe dieser genannten Elemente sich befindet, so Wicklung 18 vorgesehen, welche die Magnetkerne 12 kurz wie möglich ist. sämtlicher auf der genannten Leiste angeordneter

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine die geschil- ⁶° DruckhammerbetätigungsvorrichtungenlO umschließt, derten, bei Typenschnelldruckwerken bestehenden Die Erregung der Wicklung 18 durch eine Gleich-Forderungen erfüllende Vorrichtung zu schaffen. spannung erzeugt eine magnetischen Fluß in dem Ma-Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, gnetkern 12 und bewirkt die Anziehung des magnetidaß der eine Schenkel des Magnetkernes mit seiner sehen Ankers 14, wodurch der mit demselben verbun-Polfläche hinter dem an der Blattfeder befestigten 65 den Druckhammer 16, der aus Federbandstahl beAnker derart angeordnet und ausgebildet ist, daß steht, gespannt wird, d. h. Energie in denselben eingezwischen dem Anker und dieser Polfläche ein Luft- speichert wird. Das Auslösen bzw. Freigeben des gespalt entsteht, der in zum Befestigungsende der Blatt- spannten Druckhammers 16 ist durch Erregung der

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Auslösewicklung 20 mittels einer geeigneten Span- Polfläche, so daß die Seitenkraft kleiner als die Annung möglich. Die Auslösewicklung 20 wird so erregt, ziehungskraft zwischen dem Polschuh 26 und dem daß der in ihr erzeugte Fluß dem im magnetischen Anker 14 ist. Ferner ist der magnetische Widerstand Kreis durch die Wicklung 18 erzeugten Fluß entgegen- zwischen dem Anker 14 und dem Polschuh 28 kleiner wirkt. Wenn die magnetische Kraft im magnetischen 5 als der magnetische Widerstand zwischen dem Anker Anker 14 unter die vom Druckhammer 16 erzeugte 14 und dem Polschuh 26. Die größere Fläche und der Kraft verringert wird, bewegt sich der Druckhammer niedrigere magnetische Widerstand wirken mit zur 16 auf die Schreibwalze zu, um einen Typenanschlag Verringerung der Abnutzung des Ankers 14 und des zu erzeugen und somit ein Typenzeichen abzudruk- Polschuhes 28.

ken. Zu diesem Zeitpunkt wird die Spannung von der io Um die Trägheit der zu bewegenden Teile auf ein Auslösewicklung 20 abgeschaltet, der Druckhammer Mindestmaß zu verringern, ist der Anker 14 keilför-16 prallt von der Schreibwalze (nicht gezeigt) zurück, mig, derart, daß er sich zum Polschuh 28 hin verbrei- und gleichzeitig zieht der durch die Wicklung 18 er- tert. Bei dieser Form ist genügend magnetisches Mazeugte magnetische Fluß den magnetischen Anker 14 terial vorhanden, einen einen wirksamen magnetischen wieder in die Druck-Bereitschaftsstellung zurück, so 15 Kreis zu erzeugen. Diese Anordnung hat den zusätzdaß auch der Druckhammer 16 sich in der Stellung liehen Vorteil, daß der Druckhammer selbstdämpfend für den Beginn eines neuen Druckzyklus befindet. ist. Dies ist deshalb der Fall, weil beim Anziehen des

Der Druckhammer 16 benötigt demnach für sein Ankers 14 zuerst sehr wenig Kraftlinien den Anker 14 Rückstellen keine mechanischen Bauelemente, was zu durchqueren. Wenn der Hammer fortschreitend zueinem kürzeren Druckzyklus beiträgt. Der Druck- 20 rückgestellt wird, durchlaufen mehr Kraftlinien die hammer 16 ist während des Druck-Bereitschafts- Seitenfläche des Ankers 14 und den Polschuh 28 und abschnittes des Druckzyklus unter der Steuerung der wird eine Reibungskraft zwischen dem Anker 14 und Haltewicklung 18, während die Auslösewicklung 20 dem Polschuh 28 erzeugt, wodurch Energie verdie Freigabe des Druckhammers 16 für seine Bewe- braucht wird.

gung in die Druckstellung steuert. Wenn der Druck- 25 Da die Kraft für die Bewegung des Druckhammers hammer 16 von der Druckfläche zurückprallt, zieht in die Anschlagstellung die den Druckhammer 16 verdie Wicklung 18 denselben in die Druck-Bereit- körpernde Federbandstahlfeder liefert, ist es notwenschaftsstellung zurück. dig, einen hohen Wirkungsgrad bei der Umwandlung

Durch eine minimale Masse des Druckhammers 16 der in der Feder infolge der Anziehung des magneti- und des mit demselben verbundenen Ankers 14 ist 30 sehen Ankers 14 gespeicherten potentiellen Energie auch nur eine geringe Massenträgheit zu überwinden. in die kinetische Energie für die Bewegung des Druck-Der Anker 14 ist der einzige bewegte Teil des ma- hammers in die Anschlagstellung zu erhalten. Ein gnetischen Kreises. Diese Anordnung bietet den Vor- hoher Wirkungsgrad bei der Energieumwandlung beteil, daß der Anker 14 und alle anderen Teile des ma- dingt, daß die Feder im wesentlichen einen hohen gnetischen Kreises nur unter Berücksichtigung ihrer 35 konstanten Spannwert und eine gleichförmige Energiemagnetischen Eigenschaften konstruierbar sind, wor- dichte über die ganze Länge aufweist. Ferner sollte aus sich ein höchstwirksamer magnetischer Kreis er- außer der Federmasse so wenig wie möglich weitere gibt, während gleichzeitig ein streng nach seinen me- bewegte Masse vorhanden sein. Im Idealfall für eine chanischen Eigenschaften konstruierter Druckham- wirksame Energieumwandlung muß die den Druckmer 16 auch eine höchst leistungsfähige mechanische 40 hammer 16 verkörpernde Feder einen Biegungshalb-Einrichtung bildet. messer und eine konstante Breite aufweisen. Die

Der Magnetkern 12 besteht aus dem U-förmigen justierbare Abstützfläche 34 und ein Gleitwinkel an Teil 22 und dem dem Querschenkel der U-Form ge- der Fläche des Polschuhes 26 ergeben eine enge Angenüberliegenden Schenkel 24, so daß ein nahezu ge- näherung an einen Biegungshalbmesser der Feder, schlossener magnetischer Kreis entsteht. Die Kern- 45 wenn der Anker 14 zum Polschuh 26 angezogen wird, teile 22 und 24 liegen nicht in der gleichen Ebene, Kleine Justierungen der Stellung der Abstützfläche 34 wodurch seitlich versetzte Polschuhe 26, 28 gebildet sind mit Hilfe der Schraube 36 möglich, wodurch die werden. Flugzeit des Druckhammer 16 veränderbar ist.

Die Wicklung 18 bewirkt, wenn sie erregt wird, die Während eines unter Steuerung eines elektrischen

Anziehung des Ankers 14 zum Polschuh 26 hin. Die 50 Signals auslösbaren Druckzyklus wird, wie aus der Auslösewicklung 20 ist für die Bestimmung der Frei- F i g. 4 ersichtlich ist, der Druckhammer 16 mit hoher gabezeitpunktes des Druckhammers 16 vorgesehen, Geschwindigkeit in die Anschlagstellung geführt, worin dem der durch die Wicklung 18 in dem Magnet- auf eine rasche Richtungsumkehrung und Rückfühkern 12 erzeugte Fluß aufgehoben und der Anker 14 rung des Druckhammers 16 in seine Ausgangsstellung vom Polschuh 26 losgelassen wird. 55 erfolgt.

Der Druckhammer 16 ist an seinem unteren Ende Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der

mittels der Schrauben 30 am Kernteil 22 befestigt. Erfindung ist es möglich, mindestens fünf Kopien mit Das obere Ende des Druckhammers 16 ist im rechten einer Geschwindigkeit von 650 Druckzyklen pro Se-Winkel umgebogen, um die Anschlagfläche 32 zu bil- künde zu drucken. Wie die F i g. 4 zeigt, besteht ein den. Zwischen den beiden Enden des Druckhammers 60 Druckzyklus aus der Vorwärtsstrecke / (von der Er-16 ist eine justierbare Abstützfläche 34 vorgesehen. regung zum Druck) mit der Dauer von annähernd Der Anker 14 ist am oberen Ende des Druckhammers 700 Mikrosekunden und einer Rückstellstrecker 16 gegenüber der Anschlagfläche 32 befestigt. (vom Druck in die Druckbereitschaft) mit der Dauer

Der bewegliche magnetische Anker 14 ist so ausge- von annähernd 850 Mikrosekunden. bildet, daß eine dem Polschuh 26 zugekehrte Fläche 65 Der Steuerstromkreis (F i g. 5) weist die in zwei und eine dem Polschuh 28 zugekehrte Fläche entsteht. Teile 201 und 20 b unterteilte Auslösewicklung 20 auf. Die zuletzt genannte Fläche des Ankers 14 ist be- Eine geeignete Spannungsquelle V ist über die Austrächtlich größer als die dem Polschuh 26 zugekehrte lösewicklung 25 und den Kondensator 38 mit dem

Schalter 40 verbunden. Der Widerstand 42 ist parallel zum Wicklungsteil 20 b und zum Kondensator 38 geschaltet.

Wenn der Schalter 40 geschlossen wird, beginnt sich der Kondensator 38 aufzuladen, und es fließt ein starker Strom durch beide Wicklungsteile 2Oi und 20 b. Wenn die Aufladung des Kondensators 38 mehr und mehr ansteigt, beginnt der Strom abzufallen. In der gleichen Zeit fließt einiger Strom durch den Widerstand 42 und durch die Wicklung 2Oi. Diese beiden Ströme erzeugen zusammen den starken Anfangsstrom.

Wenn der Kondensator 38 voll aufgeladen ist, fließt nur Strom durch den Widerstand 42 und den Wicklungsteil 2Oi, und es wird ein niedriger stetiger Strom erzeugt. Das Öffnen des Schalters 40 verursacht das Abfließen der Ladung des Kondensators 38 in die den Wicklungsteil 20 b und den Widerstand 42 einschließende Schleife, wodurch ein magnetisches Feld zusätzlich zu dem Feld der Wicklung 18 erzeugt wird, das die Rückstellung des Druckhammers 16 in seine Bereitschaftsstellung unterstützt.

Der Steuerstromkreis erzeugt einen vollständigen Druckzyklus bei einer Flußhöhe Φ im magnetischen Kreis (F i g. 7), die etwa bis zur Flußhöhe Null abfällt und dann zurück zur Flußhöhe Φ in der kürzesten möglichen Zeit ansteigt, so daß der Druckhammer 16 mit einer sehr hohen Geschwindigkeit bewegbar ist.

Diese hohe Geschwindigkeit ist der Wirkung der beiden Teile 20 Z> und 2Oi der Wicklung 20 zuzuschreiben. Während des Anfangsteiles des Druckzyklus ergänzen sich der über den ersten Stromweg 20i, 20 b, 38 erzeugte Fluß und der über den zweiten Stromweg 42, 2Oi erzeugte Fluß, um einen starken Anfangsfluß zu erzeugen und um sehr schnell den Gesamtfluß in dem Magnetkern 12 unter den zum Halten des Druckhammers 16 in seiner Bereitschaftsstellung erforderlichen Wert zu verringern. Dies erlaubt dem Druckhammer 16, mit dem Vorwärtsflug im Druckzyklus zu beginnen. Sobald der Druckhammer 16 seine Bewegung begonnen hat, ist es nur notwendig, den Restfluß im Magnetkern 12 etwa auf Null zu halten, um eine Beeinflussung des Vorwärtsfluges des Druckhammers 16 durch die Wicklung 18 zu verhindern.

Das Halten des Flusses auf einem konstanten Wert braucht wenig Strom, und diese Funktion führt der Kondensator 38 aus, der allmählich Strom über den zweiten Stromweg parallel schaltet. Infolge des Widerstandes 42 fließt nur ein geringer Strom durch den Wicklungsteil 2Oi, so daß die Flußhöhe im wesentlichen konstant bleibt. Dieser Zustand dauert an, bis der Schalter 40 ausgeschaltet wird. In diesem Zeitpunkt wird die im Kondensator 38 gespeicherte Energie über den Widerstand 42 und den Wicklungsteil 20 δ entladen. Der im Wicklungsteil 20 & jetzt fließende Strom erzeugt ein dem vom Wicklungsteil 20 i vorgesehenen Kraftfeld entgegenwirkendes Kraftfeld, so daß die gegenseitige Kopplung der beiden Teile der Auslösewicklung 20 ein sehr rasches Zusammenbrechen des Kraftfeldes verursacht. Dieser Vorgang erlaubt die Rückkehr des Restflusses im Kernteil 12 auf die von der Wicklung 18 erzeugte Flußhöhe, so daß der bewegliche Anker 14 zum Magnetkern 12 zurückgezogen und der Druckhammer 16 in seine Druck-Bereitschaftsstellung zurückgestellt wird.

Der Schalter 40 kann, wie in F i g. 6 gezeigt ist, aus dem Transistor 44 bestehen. Das wahlweise Arbeiten der Druckhammerbetätigungsvorrichtung ist durchführbar durch das Anlegen eines geeigneten Signals, z.B. eines von der zugehörigen Datenbearbeitungsanlage ausgegebenen Druck-Schriftzeichen-Signals an die Basis 46 des Transistors 44.

Der Steuerstromkreis läßt verschiedene Änderungen zu, sowohl im Verhältnis des Spitzenstromes und des stetigen Stromes als auch in der Dauer jeder dieser Ströme durch die Wahl der Werte der Schaltungselemente und des Verhältnisses der Windungen in den beiden Teilen der Auslösewicklung 20. In einer bevorzugten Ausführung hat z. B. der Widerstand 42 den Wert 5 Ohm, der Kondensator 38 den Wert von Mikrofarad, der Wicklungsteil 20 b 40 Windungen, der Wicklungsteil 2Oi 60 Windungen, die Spannungsquelle 48 Volt, und den Transistor 44 stellt ein Siliziumtransistor dar. Der in diesem Stromkreis auftretende Kollektorstrom des Transistors 44 und der Fluß im Magnetkern 12 verlaufen im wesentlichen so wie in der F i g. 7 dargestellt.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur elektromagnetischen Steuerung der Schwingbewegung einer an ihrem einen Ende befestigten Blattfeder, die insbesondere als Druckhammer für Typenschnelldruckwerke dient, bei dem die Blattfeder an ihrem freien Ende einen Anker trägt, der im Luftspalt eines Magnetkernes angeordnet ist, auf den eine erste Wicklung, die dauernd einen niedrigen magnetischen Fluß im Magnetkern erzeugt, und eine Auslösewicklung vorgesehen sind, wobei die Auslösewicklung in einen Steuerstromkreis eingeschaltet ist, der eine im wesentlichen rechteckförmige Wellenform erzeugt, die bewirkt, daß der im Magnetkern durch die erste Wicklung erzeugte magnetische Fluß kurzzeitig kompensiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Schenkel des Magnetkernes (12) mit seiner Polfläche (26) hinter dem an der Blattfeder (16) befestigten Anker (14) derart angeordnet und ausgebildet ist, daß zwischen dem Anker (14) und dieser Polfläche ein Luftspalt entsteht, der in zum Befestigungsende der Blattfeder (16) paralleler Richtung sich verjüngt, während der zweite Schenkel des Magnetkernes (16) eine Polfläche (28) aufweist, die rechtwinklig zur erstgenannten Polfläche (26) seitlich von dem an der Blattfeder (16) befestigten Anker (14) derart angeordnet ist, daß dieser mit einer Seitenfläche in der gespannten Ausgangslage der Blattfeder (16) an dieser Polfläche anliegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker aus einem magnetisch weichen Material besteht und sich zur seitlich liegenden Polfläche (28) hin verbreitert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der der Blattfeder (16) benachbarte Schenkel des Magnetkernes (12) eine abgerundete Abstützfläche trägt, gegen die sich die Blattfeder (16) in ihrer gespannten Lage abstützt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Teil (20 b) der in zwei Teile unterteilten Auslösewicklung (20) mit einem Kondensator (38) in Reihe geschaltet ist, daß dieser Reihenschaltung ein Widerstand (42) parallel geschaltet ist und daß zu dieser Parallelschaltung in Reihe der andere Teil (2Oi) der genannten Wicklung (20) und ein Schalter (40 bzw. 44) liegen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen