DE2048705A1 - Druckvorrichtung - Google Patents

Description

THE NATIONAL CASH REGISTER "CO 2048705

Dayton, Ohio (V.St.A.)

Patentanmeldung

Unser Az.: 123I/Germany

DRUCKVORRICHTUNG

Die Erfindung betrifft Druckvorrichtungen, insbesondere solche, bei denen ein Betätigungsglied wirksam machbar ist, um einen Druckhammer in Richtung auf eine Druckstelle anzutreiben.

Bei Druckvorrichtungen diser Art ist es nachteilig, daß der Druckhammer nach bewirktem Druck dazu neigt, erneut gegen die Druckstelle anzuschlagen, wodurch in unerwünschter Weise sogenannte Schattendrucke hervorgerufen werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher in der Schaffung einer Druckvorrichtung eingangs beschriebener Art, bei der der vorstehend angegebene Nachteil beseitigt ist.

Demgemäß geht die Erfindung aus von einer Druckvorrichtung mit einem Druckhammer, einem Druckhammerbetätigungsglied und einer Antriebsvorrichtung, die bei Erregung eine Druckoperation einleitet und dadurch bewirkt, daß das Druckhammerbetätigungsglied in Anlageberührung mit dem Druckhammer aus einer Ruhestellung in eine Wirkstellung bewegt wird, wodurch ein Antreiben des Druckhammers in Richtung auf eine Druckstelle erfolgt, wobei das Druckhammerbetätigungsglied am Ende der Druckoperation in seine Ruhestellung zurückgeführt wird.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein nachgiebiges Organ vorgesehen ist, das den Druckhammer und das Druckhammerbetätigungsglied miteinander verbindet und diese normalerweise in Anlageberührung hält, wobei während der Bewegung des Druckhammers in die Druckstelle und nachdem das Druckhammerbetätigungsglied seine Wirkstellung erreicht ein Strecken des nachgiebigen Organs erfolgt, und wobei das Organ nach erfolgtem Druck und

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bevor das Druckhammerbetätigungsglied in seine Ruhestellung zurückgekehrt 1st den Druckhammer erneut in Anlageberührung pit de« Druckhammerbetätigungeglied bringt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt:

Fig. % eine Darstellung einer Druckvorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 ein Kurvendiagramm mit Darstellung der Beziehung zwischen Weg und Zeit eines Druckhammerbetätigungsgliedes der Druckvorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht der in Fig. 1 gezeigten Druckvorrichtung, jedoch in teilweise montiertem Zustand und

Fig. 4 eine elektrische Schaltung, die einem Antriebsmagneten der in Fig. 1 gezeigten Druckvorrichtung zugeordnet 1st.

Flg. 1 zeigt eine mit hoher Geschwindigkeit arbeitende Druckvorrichtung, In der die Vorliegende Erfindung verkörpert ist. Die dargestellte Druckvorrichtung ist in der Lage, mit Druckpegeln in der Größenordnung von nahezu 200 000Erg zu arbeiten. Ihre Druckgeschwindigkeit beträgt nahezu 500 cm pro Sekunde, während ihre Druckleistung bis zu 3000 Zeilen pro Minute beträgt.

Außer einem hohen Druckpegel ist die in Fig. 1 gezeigte Druckvorrichtung in bezug auf die Gesamtdruckgesehwindigkeit gegenüber den bekannten Einrichtungen erheblich verbessert. Bei der erfindungsgemäßen Druckvorrichtung ist es möglich, daß die Zeitspanne , in der der Druckhammer seine Ruhestellung verläßt, dann gegen den Aufzeichnungsträger zur Erzeugung eines Abdrucks anschlägt und danach in seine Ausgangsstellung zurückkehrt, in der Größenordnung von 5 1/2 ms liegt. Beim Arbeiten der Druckvorrichtung beträgt diese Zeitspanne jedoch mehr als 5 1/2 ms, damit die bewegten Teile in ihren Ruhezustand zurückkehren können, ehe der nächste Erregungsvorgang eingeleitet wird. In der erfindungsgemäßen Druckvorrichtung wird diese Rückkehr in den Ruhezustand durch die kinetische Energievernichtung von Gliedern der Druckvorrichtung bewerkstelligt.

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Außer den Vorteilen einer schnellen Arbeitsweise, gemessen an der Arbeitsgeschwindigkeit und dem Druckenergiepegel} besitzt die in Fig. 1 gezeigte Druckvorrichtung auch Vorteil· in bezug auf eine sehr lange Lebensdauer. Testversuch· Bit der in Fig. 1'gezeigten Druckvorrichtung ergaben ein· Lebensdauer von hunderten von Millionen Druckoperationen. Diese extrem hohe Lebensdauer wird im wesentlichen dadurch erreicht, dafi in bezug auf die Energievernichtung wesentliche Verbesserungen nach der vorliegenden Erfindung erzielt werden konnten.

Die in Fig. 1 gezeigte Druckvorrichtung enthält folgende Hauptteil·: einen beweglichen Druckhammer 28, eine Druckhamaerantriebsvorrichtung 54, eine Druckhammeranschlagsvorrichtung 24 sowie eine weitere Druckhammeranschlagsvorrichtung Die Beziehung dieser Teile zu einen Typenträger 152 und einer Farbband/Aufzeichnungsträgervorrichtung 150 - 151 1st in Flg. 3 gezeigt.

Bei der Beschreibung einer mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Druckvorrichtung, wie sie in Fig. 1 gezeigt 1st, ist es zweckmäßig zunächst den Energiefluß in und aus den Abdrucke erzeugenden Druckhammer zu betrachten. Da die Quantität der zur Durchführung der Druckfolge (das Zusammenbringen von Aufzeichnungsträger, Farbband und Drucktype unter Druck) erforderlichen Energie relativ klein, ist im Vergleich zu jener Energiemenge, die der Druckvorrichtung erteilt werden muß, damit diese die entsprechenden Druckelemente mit einer brauchbaren Geschwindigkeit in Bewegung setzt, ist der Energiefluß eine der Hauptkriterien für eine erfolgreiche Behandlung der in der Druckvorrichtung vorhandenen überschüssigen Energie, die bei der Druckoperation nicht verbraucht bzw. nicht vernichtet wird. Die vorliegende Erfindung offenbart Mittel für eine umfassende Energievernichtung, wie sie für Schnelldrucker, auch solche die intermittierend arbeiten, gebraucht werden.

Eine verbesserte Beseitigung von Überachußenergie aus bewegten Teilen einer Druckvorrichtung, auch wenn dies vor und nach der Druckphase der Druckoperation erfolgt, er-

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laubt eine Verbesserung der Arbeitsgeschwindigkeit und der Lebensdauer einer Druckvorrichtung. Sie erlaubt auch Verbesserungen bei der Erregungs- und Druckphase der Druckoperation, da es üblich ist, jenen Vorgängen, die dem Druck₍folgen (d.h. Vorgängen, die zwischen dem Zeitpunkt des Drückens und dem Zeitpunkt der Einleitung der nächsten D_ruckoperation liegen), mehr Zykluszeit zuzuweisen, als jenen Vorgängen, die innerhalb der zum Druckzeitpunkt hinführenden Erregungsphase liegen. Eine solche große Zuweisung von Zykluszeit nach erfolgtem Druck ist daher aus der Sicht einer günstigen Arbeitsweise des Druckes nicht erwünscht bzw. zweckmäßig, da die Druckwerksfunktion nicht erneut durchgeführt werden kann, bis der nächste Druckanschlag erfolgt.

Die Zuweisung einer großen Zykluszeit nach dem Augenblick des erfolgten Abdrucks ergibt sich in der Hauptsache aus der Notwendigkeit, die in der Druckvorrichtung vorhandene kinetische Energie zu beseitigen, damit die am Druckvorgang beteiligten Glieder in ihren Ruhezustand zurückkehren können, wobei diese Energiebeseitigung in einer schonenden Weise erfolgen sollte, damit eine lange Lebensdauer der Druckvorrichtung erzielt werden kann.

Die Arbeitsweise der in Fig. 1 gezeigten Druckvorrichtung stützt sich in vorteilhafter und verbesserter Weise auf eine Anordnung von Energie absorbierenden Mitteln, die in vorbestimmten Phasen der Druckoperation aktiviert werden, und dann dazu dienen, präzise Mengen von kinetischer Energie aus der Druckvorrichtung während bestimmter Phasen der Druckoperation zu beseitigen, d.h. zu vernichten. Diese Anordnung von Energie absorbierenden Mitteln enthält fünf einzelne zusammenwirkende Energie absorbierende Vorrichtungen, die jeweils in aufeinanderfolgenden Phasen der Druckoperation wirksam werden. Ob^jzwar in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung alle fünf Energie absorbierenden Vorrichtungen in einer einzigen Druckvorrichtung eingebaut sind, versteht es sich, daß diese Vorrichtungen in beliebigen Kombinationen, die nur einen Toil

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der fünf genannten Vorrichtungen enthalten, in anderen Ausgestaltungsformen der Druckvorrichtung verwendbar sind.

In dem nachfolgend beschrieben Ausführungsbeispiel wird die Anordnung von fünf Energie absorbierenden Vorrichtungen anhand von verschiedenen Vorgängen in Verbindung mit Fig. 1 erläutert, wobei die in Fig. 1 gezeigten Teile in ihrem Ruhezustand dargestellt sind.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ruhestellung der einzelnen Teile übt eine Feder 19 eine geringe Kraft auf den Ankerarm 17 aus, wodurch dieser in Anlageberührung mit der allgemein mit der Bezugszahl 24 bezeichneten Druckhammeranschlagsvorrichtung 24 gebracht wird. Die Kraft der kleinen Feder 19 wird auf den Druckhammer 28 unter Vermittlung einer zweiten Feder 2.9 übertragen, die als Ver- λ bindungsfeder bezeichnet wird. Die durch die kleine Feder 19 ausgeübte und durch die Verbindungsfeder 29 übertragene Kraft ist ausreichend groß gewählt, damit der Druckhammer 28 von dem zu bedruckenden Aufzeichnungsträger, Papier oder dgl. ausreichend weit auf Abstand gehalten wird. Der zu bedruckende Aufzeichnungsträger oder das Papier ist in Fig. 3 mit der Bezugszahl 151 bezeichnet. Die eben genannte Federkraft ist auch ausreichend groß, um die eingespannten den Druckhammer haltenden Trägerfedern 31 in einer neutralen bzw. nahezu neutralen Stellung zu halten. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist das Ende des Ankerarmes 17 mit einem fußförmigen Element 22 bedeckt, das sich sowohl in Anlageberührung mit der Druckhammeranschlagsvorrichtung ™ 24 als auch mit einer Aufschlagsfläche 42 befindet, die am unteren Ende (Fig. 1) des Druckhammers 28 angeordnet ist. Zwischen der Aufschlagsfläche 42 und dem fußförmigen Element 22 liegt eine mit der Bezugszahl 52 bezeichnete Zwischenfläche. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, die die Teile in ihrer Ruhelage zeigt, besteht an der Zwischenfläche 52 kein Abstand, da der Druckhammer 28 und das fußförmige Element 22 des Ankerarmes 17 sich miteinander in körperlicher Berührung befinden. Während einer späteren Phase der Druckoperation vergrößern sich die Dimensionen des

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an der Zwischen!lache 52 bestehenden Abstandes.

Bei der Betätigung der in Fig. 1 gezeigten Druckvorrichtung wird der Ankerarm 17 in Aufwärtsrichtung durch die Wirkung eines elektrischen Stroms angetrieben, der in den Spulen der magnetischen Antriebsvorrichtung 54 fließt. Das Antreiben und die Beschleunigung des Ankerarmes 17 und der D_ruckhammervorrichtung (die den Druckhammer 28 und die Federn 31 enthält) hält solange an, bis sich der Luftspalt «to* zwischen dem Anker 20 und den stationären Polen der magnetischen Antriebsvorrichtung 54 schließt. Bei der in Fig. 1 gezeigten magnetischen Antriebsvorrichtung 54 liegt dieser Luftspalt entlang der Länge der Magnetspulen, so daß er in der in Fig. 1 gebrachten Darstellung nicht sichtbar ist. Schließt sich der Magnet luftspalt,dann wird die Geschwindigkeit des Ankers 20 und des Ankerarmes 17 bis auf Null verzögert. Dabei wird kinetische Energie in Form von Wärme und Schall vernichtet, die durch elastisches Strecken der Metallteile der magnetischen Antriebsvorrichtung erzeugt wurden.

Die Bewegung des Druckhammers 28 setzt sich während der Verzögerung des Magnetankers 20 und des Ankerarmes 17 fort, wobei sich der Druckhammer während dieses Zeitabschnittes im wesentlichen wie ein ballistischer Körper im freien Flug unter dem Einfluß kinetischer Energie bewegt, die er während seines Antriebs bzw. seiner Beschleunigung erhalten hat. Während dieses ballistischen Fluges, wobei der Magnetankerarm 17 bewegungslos gehalten wird, bewirkt der Druckhammer 28 ein Strecken oder eine Übertragung von Energie auf die Verbindungsfeder 29, wobei ein Spalt an der Zwischenfläche 52 geöffnet wird.

Nach einer kurzen Zeitdauer des ballistischen Fluges trifft die Schlagfläche 41 des Druckhammers gegen das Papier 151 und das Farbband 150 (Fig. 3), wobei letztere in Richtung auf das bewegliche Druckglied 152 angetrieben werden. Ehe jedoch die Schlagfläche 41 des Druckhammers 28 das Farbband, das Papier und das Druckglied fest miteinander in Anlage-

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berührung bringt, läuft eine Begrenzungsansehlagsflache 32, die am Druckhammer 28 vorgesehen ist, gegen eine Energie absorbierende Anschlagshülle 45 an, die das Ende eines Steuereinst el lärmes 44 für Begrenzungszwecke umgibt.

Unter dem Einfluß^1.)der Anlageberührung zwischen der Begrenzungsanschlagsilache 32 des Druckhammers 28 und der Anschlagshülle 45, 2.) der Anlageberührung zwischen dem Druckhammer 28 und der Farbband-Papier-Druckglied-Anordnung und 3.) der gestreckten Verbindungsfeder 29 wird die Antriebsbewegung des Druckhammers 28 angehalten, so daß der Druckhammer 28 augenblicklich die Geschwindigkeit Null annimmt. Die Energie absorbierende Anschlagshülle 45, die das Ende des Steuereinstellarmes 44 umgibt, ist die erste der fünf Vorrichtungen, die als Energie

absorbierendes Mittel koordiniert sind, das in der \

erfindungsgemäßen Druckvorrichtung vorgesehen ist.

In bekannten Schnelldruckern ist es üblich, einen Begrenzungssteueranschlag vorzusehen, der die Bewegung eines Druckhammers in Richtung auf das zu bedruckende Papier und das Typenglied begrenzt. Nicht üblich ist es jedoch, den Begrenzungsanschlag so aufzubauen, daß dessen Fähigkeit, kinetische Energie zu extrahieren, begünstigt und gefördert wird.

Bei der Verwendung eines Energie absorbierenden Mittels, Wie beispielsweise die Anschlagshülle 45, in der Begrenzungssteuervorrichtung wurde gefunden, daß es möglich ist, eine signifikante Menge kinetischer Energie aus dem sich bewegenden μ Druckhammer 28 zu einem Zeitpunkt zu extrahieren, zu dem die Energie nicht mehr für die Druckoperalion benötigt wird. Für die Extraktion dieser kinetischen Energie ist es erwünscht, daß die Anschlagshülle 45 aus einem Material besteht, das einerseits genügend hart und dimensionsmäßig stabil ist, um eine vorbestimmte Grenze in der Bewegung des Druckhammers 28 zu zulassen, und das andererseits einen genügend großen Grad von Nachgiebigkeit und Elastizität aufweist, damit eine Bremsung unter Aufschlag/dadurch ein Absorbieren von Energie aus dem Druckhammer 28 zugelassen

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ist. Bei praktischen Versuchen wurde gefunden, daß es möglich ist, einen Restitutionskoeifizienten (ein Ausdruck. der das Verhältnis der Rückprallgeschwindigkeit zur Aufschlagsgeschwindigkeit kennzeichnet) von ungefähr 0,7 für den Aufschlag des Druckhammers 28 an der Druckzeile und dem Papier sowie dem Begrenzungssteueranschlag in der in Fig. 1 gezeigten Druckvorrichtung zu erhalten. Einzelheitjen über das Material, das für die Herstellung der Begrenzungsanschlagshülle 45 verwendbar ist, werden an nachfolgenden Stellen der Beschreibung noch näher erläutert.

Die Begrenzungssteueranschlagsvorrichtung 55 gemäß Fig. 1 enthält außer der Anschlagshülle 45 und dem Steueranschlagsarm 44 ferner eine verstellbare Lagerung, die einen Schwenkpunkt 47 und ein Stellglied 51 aufweist, das mit einem Rahmenteil des Druckes verbunden ist und an seinem oberen Ende ein Gewinde aufweist, das mit dem Steueranschlagsarm 44 am Punkt 48 zusammenwirkt. Da der Steueranschlagsarm 44 keine großen Einstellbewegungen für die Anschlagshülle 45 ausführen braucht, sondern vielmehr günstige Eigenschaften in bezug auf hohe Festigkeit beim Aufschlag aufweisen soll, ist die Strecke zwischen dem Schwenkpunkt 47 und der Begrenzungsanschlagshülle 45 am Steueranschlagsarm 44 relativ kurz gemacht. Die Kombination von Energieabsorjation und großer Feineinstellung bei der Begrenzungssteueranschlagsvorrichtung 55 stellt eine Abkehr dar von den normalen Techniken, wie sie bei Schnelldruckern Verwendung finden. In vielen Vorrichtungen ist es nämlich schwierig Vorkehrungen zu treffen, wie die kombinierten Merkmale einer hohen Festigkeit des Anschlagsgliedes, einer Energieabsor|5tion und einer leicht veränderbaren Feineinstellung in einer einzigen Vorrichtung, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, vereint zu haben.

Eine zweite der fünf Energie absorbierenden Vorrichtungen, die in der erfindungsgemäßen Druckvorrichtung vorgesehen sind, befaßt sich mit jener\ Energie, die in den eingespannten Federn 31 enthalten ist, wenn deren

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Massen mit hoher Geschwindigkeit bewegt werden. Die dabei erzielte Geschwindigkeit beträgt etwa 200 Zoll pro Sekunde bei der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung.

In vielen bekannten Druckvorrichtungen ist es möglich, die kinetische Energie von solchen eingespannten den Druckhammer tragenden Federn in einfacher Weise dadurch zu vernichten, daß »an ein Ausschwingen der Federn so lange zuläßt, bis die kinetische Energie durch die dabei erzeugte Federwärme oder durch den Luftwiderstand oder durch andere natürliche. Erscheinungen beseitigt ist. In der in Fig. 1 dargestellten Druckvorrichtung, bei der eine lange Lebensdauer und eine schnelle Druckhammerbetätigung erwünscht sind,und bei der die Energiepegel 2OO 000 Erg betragen,

ist es jedoch erwünscht, daß die^aoxöitung dieser Feder- _Λ

i energien in einer Weise erfolgt, die mehr zwangläufiger wirkt, geringere Biegeerscheinungen an den Federn hervorruft und letztlich schneller durchführbar ist.

Um eine hohe Lebensdauer der eingespannten Federn 31 zu erreichen, ist es notwendig, daß sie nicht zu einer Biegung gezwungen werden, die plötzliche^abrupte Änderungen in der Steilheit aufweist; die Biegung des Federmaterials ist hart und konzentriert sich auf einen kleinen Bereich der Feder, wenn letztere in einen plötzlichen Wechsel der Steilheit eintritt und diesen verläßt.

Wenn vermieden werden soll, daß den eingespannten Federn 31 eine Biegecharakteristik aufgezwungen wird, die plötzliche Wechsel in der Steilheit aufweist, wenn der \

Druckhammer 28 und die Federn 31 bei ihrer Vorwärtsbewegung angehalten werden, dann ist es notwendig zu erkennen, daß die Federmasse selbst genügend kinetische Energie zurückhalten kann, um eine Kettenkurve, die plötzliche Wechsel in der Steilheit an jedem Ende aufweist, in die Feder einzuführen, falle die Bewegung des Druckhammers angehalten wird, ohne daß dabei ein entsprechendes Anhalten der Federbewegung erfolgt. \

Aus.diesem Grund sieht die vorliegende Erfindung die Schaffung von Energie absorbierenden fitteln vor, um die

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Bewegung der eingespannten Federn wahrend .jenes Zeitabschnittes anzuhalten, zu dem die Druckhammerbewetfung angehalten wird. In Fig. 1 sind diese Energie absorbierenden Mittel oder Glieder mit den Bezugszahlen 33 und 39 bezeichnet. Diese Energie absorbierenden Mittel 33 und dienen sowohl zur Begrenzung der Steilheit der Biegekurve der Federn 31 als auch zum Extrahieren von kinetischer Energie aus diesen Federn, so daß jede Periode der schwingenden Durchbiegung der Federn verkürzt wird.

Da es für die eingespannten Federn 31 nicht nachteilig ist, periodisch einen Zustand anzunehmen, der frei von abrupten Wechseln in der Steilheit ist, kann die Ausbildung der Energie absorbierenden Glieder 33 und eine beliebige von mehreren Formen haben. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird eine flache Form für die Energie absorbierenden Glieder 33 und 39 verwendet . Verwendet wird auch ein Konzept, durch das die eingespannten Federn in eine geringfügige nicht gerade Stellung vorbelastet werden, wenn der Druckhammer 28 in Ruhezustand gegen die Anschlagsvorrichtung 24 anliegt. Bei einer solchen Anordnung können dann die Federn 31 sich in eine gerade Stellung bewegen, die der geraden Form des Energie absorbierenden Gliedes entspricht, wenn der Druckhammer 28 erregt, d.h. angetrieben wird. Die Verwendung einer nicht geraden Zustandsstellung der Feder, wenn sich der Druckhammer in seinem Ruhezustand befindet, und einer geraden Stellung, wenn der Druckhammer angehalten wird, erlaubt den Energie absorbierenden Gliedern 33 und 39, daß sie mit einer einfachen ebenen Fläche und nicht mit einer Komplexfläche ausgestattet zu sein brauchen, welch letztere wesentlich teurer in der Herstellung sein würde. Der Einbau von Energie absorbierenden Mitteln hat äußerndem Haupt vorteil, nämlich der Vermeidung von großen Biegebelastungen an den Federn, den weiteren Vorteil, daß eine längere

Lebensdauer der Federn und wesentlich verringerte Schwingerscheinungen an den Federn erzielt werden. Ferner wurde gefunden, daß eine verbesserte Beseitigung von kinetischer

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Energie aus den Federn während der Umkehrung der Hammerbewegung auch eine schnellere Umkehrung der Hammerbewegung nach dem Druckhammer ansch lag an der. Druckzeile zuläßt, woraus der noch weitere Vorteil entsteht, daß der Druckhammermechanismus schneller in seinen Ruhezustand nach der Druckoperation zurückkehrt.

Die bis hierher gegebene Beschreibung der Anschlagsglieder 33 und 39 und für die Bewegung des Druckhammers erstreckt sich bis zu jenem Zeitpunkt, zu dem der Druckhammer gegen die Druckstelle an der Druckzeile und gegen den Begrenzungsanschlag anschlägt, wobei die Druckhammerbewegung angehalten wird. Nach dem Anhalten der Bewegung des Druckhammers 28 wird letzterer von dem Bereich, in dem das bedruckte Papier und das Farbband liegt, fortbewegt. Diese Fortbewegung ä

wird durch eine Kombination von Kräften hervorgerufen, die sich ableiten: 1. von der gestreckten Verbindungsfeder 29, 2. von der Kompression des nachgiebigen Kprpers des Druckhammers 28, 3. von der Kompression der nachgiebigen Anschlagsglieder 33 und 39, 4. von der durch Druck erzeugten Deformation der für Begrenzungszwecke vorgesehenen Anschlagshülle 45 und 5. von der nachgiebigen Deformation an der Druckzeile und den Anschlagsgliedern.

Obwohl die Anschlagshülle 45, die das rechte Ende des Steueranschlagsarmes 44 umgibt, in der Hauptsache als Mittel zur Energievernichtung dient, erlaubt sie, daß ein Teil der kinetischen Energie, mit der der Druckhammer 28 gegen die Anschlagshülle aufschlägt, in den ™ Druckhammer 28 zurückkehren kann, so daß die durch Schlagdruck erfolgte Deformierung der Anschlagshülle eine signifikante Rückkehrkraft darstellt und daher in der vorangegangenen Aufstellung aufgenommen werden mußte.

Für die Verbindungsfeder 29 der in Fig. 1 gezeigten Druckvorrichtung ist es erwünscht, daß sie außer einer Anfangskraft einen Federkoeffizienten von ungefähr 4,4 kg Kraft pro Zentimeter der Durchbiegung aufweist.

Fig. 4 zeigt die elektrischen Magnetwicklungen 138,

die mit Klemmen 137 versehen sind. Letztere sind mit Klemmen

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136 einer Erregungsschaltung verbunden. Die beiden in Fig. 1 gezeigten Spulen sind in der Darstellung gemäß Fig. 4 in einer einzigen Spule mit zwei Klemmen zusammengefaßt.

In der Magneterregungsschaltung bezeichnet die Klemme 135 eine elektrische Energiequelle, die in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ein positives Potential in bezug auf Erde aufweist. Mit der Bezugszahl 131 ist in Fig. 4 eine elektronische Vorrichtung bezeichnet, die in der Lage ist, den Energiefluß in die Magneterregerschaltung zu steuern. Für die genannten Steuerzwecke können auch andere Vorrichtungen verwendet werden, wie beispielsweise ein Silizium gesteuerter Gleichrichter oder ein Thyratron, die eine Stromflußsteuerung am Punkt 131 vornehmen können. Die in Fig. 4 gezeigt Transistor — schaltung kann entweder in gesättigtem Zustand oder in linearem Bereich ihrer Kennlinien gesteuert werden,um die gewünschten Stromflußsteuerfunktionen auszuführen.

In Fig. 4 ist ferner eine Treiberschaltung 145 gezeigt , die die an der Klemme 123 ankommenden Signale in eine für das Steuerelement 131 brauchbare Form umwandelt .

Kurz vor jenem Zeitpunkt, zu dem die Vorwärtsbewegung des Druckhammers angehalten wird, und die Umkehrbewegung, d.h. die Rückkehrbewegung des Druckhammers beginnt, wird der den Stromfluß der elektrischen Spule der magnetischen Antriebsvorrichtung 54 steuernde elektronische Schalter 131 geöffnet, wodurch der Strom von den elektrischen Spulen fortgenommen wird. Da die Spulen von Natur aus induktiv und in der Schaltung durch die leitenden Pfade 133 und kurzgeschlossen sind, hält der Stromfluß in den Spulen nach der Stromfortnähme an. Die Größe des Stromflusses beginnt jedoch zum Zeitpunkt der Stromfortnähme und beim Extrahieren von kinetischer Energie aus dem System abzunehmen. Kurz nach der Unterbrechung des Energieflusses in die elektrische Spule durch den elektronischen Schalter

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131 ist der in den Magnetwicklungen v»or handene Strom auf einen Wert abgefallen, der ausreichend klein ist, zuzulassen, daß der Magnetanker 20 seine geschlossene Stellung verläßt, in der er das Magnetj och berührt.

Bei der erfindungsgemäßen Druckvorrichtung wurde es als wünschenswert gefunden, daß .die Rückkehr des Druckhammers 28 in Anlageberührung mit dem Ankerarm 17 (an der Zwischenfläche 52) nach der Freigabe des Magnetankers von dem Magnetjoch und nicht vor dieser Freigabe erfolgt. Diese Betätigungsart hat den Vorteil, daß dabei lediglich ein geringer Druckhammerrückprall auftritt.

Fig. 2 zeigt die Weg—»Zeit-Kurve des Druckhammers 28, wobei mit d der Druckhammerweg als vertikale Achse und mit t die Zeit als horizontale Achse eingezeichnet

ist. Die gezeigte Darstellung bezieht sich auf die vor- ™

stehend beschriebene Arbeitsweise des Druckhammers. Die Bezugszahl 116 von Fig. 2 bezeichnet jenen Zeitpunkt, zu dem Strom erstmals der elektrischen Spule der Magnetvorrichtung zugeführt wird. Die entlang nach rechts, d.h. entlang der Zeitachse eingetragene Bezugszahl 117 zeigt an, daß die Zeitachse gestaucht ist und keine treue Wiedergabe darstellt zwischen jenem Zeitpunkt, zu dem Strom am Punkt 116 angelegt wird, und den Beginn der Bewegung des Druckhammers 28, die an dem eingezeichneten Punkt 118 beginnt.

In Fig. 2 sind die vorangehend beschriebenen Vorgänge, nämlich der Antrieb des Druckhammers 28 in Richtung M auf die Druckstelle, durch den Kurvenabschnitt 110 dargestellt , der bei 118 beginnt und sein Ende am Punkt 111 findet, wenn der Aufschlag des Druckhammers 28 an der Druckstelle auftritt.

Nach erfolgtem Druckhammeranschlag, wie er durch die Bezugszahl 111 in Fig. 2 angedeutet ist, wird der Druckhammer 28 durch fünf zusammenwirkende Kräfte in der vorangehend beschriebenen Weise wieder zurück in Anlageberührung mit dem Ankerarm 17 angetrieben. Während dieser Zeit ist der Spalt an der Zwischenfläche 52 (Fig. 1) geschlossen. Dieser Vorgang ist in der in Fig. 2 gezeigten Kurve durch die Bezugszahlen 111 und 112 dargestellt.

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I,

Am Punkt 112 von Fig. 2 ist der Spalt an der Stelle 52 von Fig. 1 zwischen dem Druckhammer 28 und dem Ankerarm 17 geschlossen worden, wobei der Druckhammer 28 in Anlageberührung mit dem Ankerarm 17 gekommen ist, der sich selbst schon entspannte in Richtung auf die Anschlagsvorrichtung 24.

Wie aus der in Fig. 2 gezeigten Kurve ersichtlich, d.h. wenn der sich zurückbewegende Druckhammer 28 den sich zurückbewegenden Ankerarm 17 berührt, wird die Richtung der Bewegung des Druckhammers 28 umgekehrt, wobei ein Rückprall auftritt, dessen Spitze in der Kurve mit der Bezugszahl 113 bezeichnet ist.

Die dritte der iünf zur Energievernichtung vorgesehenen Vorrichtungen, die in der erfindungsgemäßen Druckvorrichtung vorgesehen sind, wird bei dem am Punkt 112 und in dem nachfolgenden Bereich der Kurve auftretenden Vorgängen wirksam. Das fußförmige Element 22 funktioniert dabei als ein Energie absorbierendes Mittel, das mithilft in der Vernichtung jener Energie, die anderenfalls als verlängerter Rückprall am Punkt 112 der Kurve erscheinen würde.

Nach erfolgter Kontaktberührung des Druckhammers 28 mit dem sich zurückbewegenden Ankerarm 17 und dem fußförmigen Element 22 am Punkt 112 der in Fig. 2 gezeigten Kurve prallt der Druckhammer 28 nochmals zurück in Richtung auf die Druckstelle, und zwar inForm einer Bewegung, deren Spitze in der gezeigten Kurve mit der Bezugszahl 113 veranschaulicht ist. Eine Vielzahl von Kräften wirkt dabei auf den Druckhammer 28 ein, durch die die um den Punkt 113 herum auftretenden Bewegungen hervorgerufen werden. Diese Kräfte entstehen in Kombination aus folgenden Erscheinungen:

1.) elastisches Strecken dep Ankerarms 17 in Fig. 1; 2.) elastisches Strecken des am Ankerarm 17 vorgesehenen

fußförmigen Elementes 22;
3.) elastisches Strecken des nachgiebigen Körpers des

Druckhammers 28;
4.) Elastizität in der magnetischen Kupplung zwischen dem Magnetanker und dem Magnetstator.

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Obwohl die genaue Folge von Vorgängen und das Vorhalten des Druekhammers 28 und des Ankerarmes 17 in dem zwischen den Bezugszahlen 112 - 113 gezeigten Bereich der Kurve komplex ist und Gegenstand schwieriger Interpretation sein kann, lassen sich jedoch einige allgemeine Charakteristiken dieser Verhaltensweise mit einiger Sicherheit; feststellen.

So ist beispielsweise bekannt, daß die Eigenfrequenz der an den Punkten 112 und 113 auftretenden Vorgänge sehr dicht an der Eigenfrequenz des Ankerarms 17 (Fig. 1) liegt. Diese Ähnlichkeit in den Eigenfrequenzen läßt die Annahme zu, daß das beim Ankerarm 17 auftretende elastische Strecken eine wichtige Bedeutung auf die in den Punkten 112, 113 auftretenden Vorgänge hat, und daß sowohl der Ankerarm als auch der Druckhammer 28 sich auf einem Weg bewegen , der durch die Spitze 113 nach erfolgtem Aufschlag beschrieben wird.

Wie bereits vorstehend angedeutet, erfolgt die Beendigung des Stromflueses in dem Steuertransistor 131 zu einem Zeitpunkt, der früh genug sicherstellt, das der Magnetanker 20 nicht mehr länger an dem Magnetj och magnetisch gehalten wird, wenn der Druckhammer 28 in Anlageberührung mit dem Ankerarm 17 geht. Dies bedeutet, daß der Magnet sich zu öffnen beginnt, und zwar zu dem durch 112 definierten Zeitpunkt. Es wurde gefunden, daß diese Folge wünschenswert

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ist, damit eine große Rückprallspitze bei 113 verhindert wird.

Nach den Gesetzen über die Impulserhaltung ist es ebenfalls bekannt, die Ankergeschwindigkeit nach der bei 112 erfolgten Hammerberührung als Ausdruck der Ankergeschwindigkeit zu der Hammerberührung zu definieren.

Es ist ferner bekannt, daß die Steilheit in der Geschwindigkeitskurve im Bereich zwischen den Punkten 111 und 112 von jener in dem Bereich 114 der Geschwindigkeitskurve abweicht. Ein Teil dieser Differenzen der Steilheit resultiert aus der zäheoExtraktion der kinetischen Energie aus dem Druckhammer-Anker-Arm-System während des Intervalls 114, was nachfolgend noch näher erläutert wird.

Eine mathematische Analyse der am Punkt 112 (Fig. 2)

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erscheinenden Vorgänge zeigt, daß ein geringes Prellen des Druckhammers 28, und zwar in Richtung von dem sich zurückbewegenden Ankerarm 17 fort, im Hinblick auf die vorhandenen Kräfte und die elastischen Eigenschaften zu erwarten ist. Dieses Fortprellen des Ankerarmes 17 unterscheidet sich von dem Rückprall in Verbindung mit dem Ankerarm 17, wie es vorangehend erklärt wurde. Der Unterschied liegt darin* daß das genannte Fortprellen eine höhere Frequenz aufweist, als der Rückprall. Dieses Fortprellen ist mathematisch vorherbestimmbar und tritt mehrmals auf während der Zeitspanne, während der die Hammerbewegung die zweite Spitze 113 (Fig. 2) beschreibt. Dies bedeutet, daß das Fortprellen in Form von Wellen im Kurvenbereich in der Nähe der Spitze 113 auftritt. Aus Laboratoriumsversuchen über die Wirkungsweise des Druckhammers 28 konnte mit einiger Sicherheit bewiesen werden, daß dieses Fortprellen tatsächlich vorhanden ist. Es sei ,jedoch bemerkt, daß die Amplitude bei diesem Fortprellen sehr klein ist im Verhältnis zu der Spitze 113. Aus diesen Gründen sind daher die Rückprallwellen in der in Fig* 2 gezeigten Kurve nicht dargestellt.

Es wird angenommen, daß die Fähigkeit der Energieabsorbierung des am Ankerarm 17 angebrachten fußförmigen Elementes 22 (Fig. 1) groß genug ist, um das vorbestimmte mit hoher Frequenz erfolgende Fortprellen des Druckhammers 28 oder des Ankerarmes 17 auf einen Wert zu verringern, der mit dem zur Zeit vorhandenen Instrumenten und Geräten des Laboratoriums kaum noch nachweisbar ist.

Das technische Konzept, den Druckhammer 28 in Anlageberührung mit dem sich zurückbewegenden Magnetankerarm 17 zurückzubewegenu nd kinetische Energie aus dem System bei der Anlageberührung des Druckhammers 28 mit dem Ankerarm 17 zu extrahieren j stellt eine Abkehr dar von der bisherigen konventionellen Technik, wie sie in Schnelldruckern oder anderen Druckern verwendet wird. In der erfindungsgemäßen Druckvorrichtung besteht eine Funktion der Verbindungsfeder 29 und ihre Anbringung zwischen dem Druckhammer jind dem Ankerarm 17 darin, diese Energieextraktion zu begünstigen.

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Für die Herstellung des fußförmifien Elementes des Ankerarmes 17 ist es erwünscht, ein Material zur Verfugung zu haben, das in der Lage ist, kinetische Energie beim Schlagdruck zu vernichten und daß darüber hinaus in der Lage ist, eine dimensioriale Stabilität zu liefern, die ähnlich jener Stabilität ist, wie sie in dem für die Anschlagshülle 45 verwendeten Material vorhanden ist. Wie bereits erwähnt ist die Anschlagshülle 45 auf dem einen Ende des Steueranschlagsarmes 44 vorgesehen. Es wurde gefunden, daß ein Material, das zu der gleichen Art gehört, wie es bei der Anschlagshülle 45 verwendet wird,auch den Ansprüchen genügt, wie sie für das fuß-

förmige Element 22 am Arm 17 gestellt werden. Die Ver- Λ

Wendung des gleichen Materials ist aufgrund der unterschiedlichen Belastung, die eine Friktionsreibung am fußförmigen Element 22 betrifft, nicht möglich. Ein Beispiel einer Materialverbindung, die zufriedenstellende Resultate für das fußförmige Element 22 erbringt, wird an nachfolgenden Stellen der Beschreiben noch näher erläutert.

Nach dem Anschlag des Druckhammers 28 gegen den sich zurückbewegenden Ankerarm 17 kommt die vierte der fünf Energie absorbierenden Vorrichtungen zur Wirkung, was nachfolgend noch näher erläutert wird. Diese vierte der fünf coordinierten Energie vernichtenden Vorrichtungen befaßt sich mit jener Energie, die zu einer Vernichtungs- ™

vorrichtung elektrisch auf dem Wege einer magnetischen Kupplung zwischen-sich bewegenden und stationären Gliedern innerhalb einiger magnetischer Einrichtungen, die in der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung vorgesehen sind, übertragen wird. Die wichtigsten Elemente dieser vierten Energievernichtungsvorrichtung sind in Fig. 4 gezeigt, die ein Ausführungsbeispiel einer magnetisch gekuppelten Vernichtungsvorrichtung darstellt.

Die vorstehend beschriebene Schaltung, die die Diode 134 und den elektrischen Widerstand 133 enthält, dient nicht nur dazu, den Magnetstrom nach dem Öffnen des Steuerschalters 131 aufrechtzuerhalten und dadurch

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die Magnetspannung beim Öffnen des Steuerschalters 131 zu begrenzen, wie dies in einschlägigen Technik allgemein üblich ist, sondern diese Schaltung dient in dieser Vorrichtung dazu, daß diese Elemente ferner kinetische Energie aus den sich bewegenden Gliedern des Hammermechanismus extrahieren. Diese Extraktion der kinetischen Energie erfolgt durch Aufrechthalten eines magnetischen Flußes, der den sich bewegenden Magnetanker 20 mit dem stationären Magnetjoch kuppelt. Während der Rückkehr des Magnetankerarmes 17 in seine Ausgangsstellung wird der Magnetfluß innerhalb der Magnetspule aufrechterhalten, damit kinetische Energie aus dem System magnetisch extrahiert werden kann.

Anstelle der magnetischen Kupplung zwischen dem Magnetanker und dem Magnetj och, das in der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform verwendet wird, können auch andere Formen von magnetischer Kupplung leicht verwendet werden, um dadurch kinetische Energie aus den sich bewegenden Gliedern der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtungen zu extrahieren. So kann beispielsweise ein Permanetmagnet und eine Spule direkt an dem Ankerarm 17 angebracht werden, was sich leicht durchführen läßt. Eine für diese Zwecke brauchbare Spule kann aus einem festen Metallstück bestehen, das an dem Ankerarm angebracht wird. Bei einer solchen Ausführungsform erzeugt die Bewegung des Metallstückes innerhalb eines magnetischen Feldes Wirbelströme in dem Metallglied. Diese Wirbelströme werden dann dazu verwendet, um kinetische Energie aus den sich bewegenden Gliedern durch Erwärmung des Metallstückes zu extrahieren.

Die in Fig. 1 gezeigten magnetisch gekuppelten Engergie absorbierenden Bauteile schaffen eine kinetische Energieextraktion, die von Natur aus zäh ist. Das heißt, daß die Geschwindigkeit der Energievernichtung proportional ist zu der Geschwindigkeit der sich bewegenden Glieder, und zwar in einer ähnlichen Weise wie bei dem Extraktionsprozess, der sich aus der Bewegung eines Gegenstandes in einer viskosen Flüssigkeit ergibt. Es sei jedoch erwähnt,

Energie
daß eine viekose/aDsbrbierende Vorrichtung bereits beim

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Bewegen des Hammers und des Ankerarmes wirksam war, ehe die elektrische Vernichtung hinzutrat. Diese schon tätige Vorrichtung, nämlich die des Luftwiderstandes, wird nicht als Teil der vorliegenden Erfindung betrachtet.

Bei der in Fig.'l dargestellten Druckvorrichtung kann die Geschwindigkeit, mit der die Energie aus den Magnetspulen und damit aus den sich bewegenden Druckhammer- und Ankergliedern 28 und 17 in dem viskosen elektrischen Vernichtungsystem beseitigt wird, durch Verändern des Wertes des elektrischen Widerstandes 133 eingestellt werden. Ein niedrigerer Wert am Widerstand 133 bewirkt eine niedrigere Geschwindigkeit zum Zurückziehen des Ankerarmes 17 und somit eine geringe Geschwindigkeit für die EnergieabsorJ»tion. Ein hoher

Wert am Widerstand 133 besorgt eine schnellere Zurück- f

führung des Ankerarmes 17 und eine schnellere Energieabsorfjtion. Bekannte Gesetze, die das Verhalten von Strom in einer in induktiven Schaltung bestimmen, sind auf den Magneten und den Energie vernichtenden Widerstand anwendbar, falls der Fall vorliegt, daß sowohl Strom als auch Induktanz variable Größen sind.

Eine obere Begrenzung für den Wert des elektrischen Widerstandes 133 ergiebt sich durch die Notwendigkeit, den vorhandenen magnetischen Fluß innerhalb des Magneten 54 so lange aufrechtzuerhalten, bis der Ankerarm 17 sich voll in seinen Ruhezustand erstreckt hat. Falls ein extrem hoher Wert für den Widerstand 133 verwendet ^

wird, bricht der Hagnetfluß in dem Magneten 54 beim Öffnen des Steuerelementes 131 schnell zusammen, was zur Folge hat, daß keine magnetische Kupplung zwischen dem Magnetanker 20 und dem Magnetjoch zurückbleibt. Ohne eine Magnetflußkupplung zwischen dem Magnetanker und dem Magnetjoch kann jedoch eine Energieextraktion auf elektrischem Wege aus dem Druckhammer 28 nicht vorgenommen werden. Um die kinetische Energie aus dem Druckhammer 28 elektrisch zu extrahieren, muß der Magnetfluß innerhalb des Magneten 54 während der Entspannung des Druckhammers und des Ankerarmes in seinen Ruhezustand aufrechterhalten werden, Ein frühzeitiger

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Gesamtzusammenbruch dee magnetischen Feldes innerhalb d·· Magneten 54 hätte nämlich zur Folge, daß nur die Energie des Magnetfeldes am Widerstand 133 vernichtet werden würde. Die Extraktion von kinetischer Energie aus eine* sich bewegenden Druckhammer unter Vermittlung eines elektrischen Widerstandes hat mehrere Vorteile gegenüber konventionellen Methoden. Von diesen Vorteilen sind einige nachfolgend aufgeführt:

(1,) Wirksame Extraktion der Energie. «Dies bedeutet, daß die Kupplung zwischen dem sich bewegenden Druckhammer 28 und dem elektrischen Widerstand 133 sehr wirksam ist.

(2.) Die Energieextraktion erfolgt in einem Glied (Widerstand 133), das von der Energievernichtung nicht schädlich getroffen wird. Dies steht in deutlicher Unterscheidung zu den Vorrichtungen bekannter Art, bei denen eine Abhängigkeit besteht von dem mechanischen Aufschlag oder einem elastischen Strecken des betreffenden Bauteiles, um die Energie in Form von Wärme zu vernichten. Bei diesen Vorrichtungen wird die Lebensdauer einiger Bauteile sehr oft wesentlich herabgesetzt, und zwar aufgrund der Energievernichtungspflichten, die diese Teile auszuführen haben.

(3.) Die aus dem Druckhammer 28 extrahierte Energie kann an die Atmosphere an einer beliebigen und zweckmäßigen Stelle bei der Druckvorrichtung abgeleitet werden. Dieser Punkt kann in bezug auf den Druckhammer 28 ijnd den Magneten entfernt liegen, df&>ei letzteren normalerweise eine Anordnung dicht gedrängter Bauteile und ferner schlechte Ventilations-Verhältnisse vorhenachen. -

(4.) Eine einfache Diode, wie beispielsweise die Diode 134 in Fig. 4,kann verwendet werden, um die Vernichtungsvorrichtung während deren Erregung unwirksam zu machen. Aufgrund der Diode 134 ist die Verniclitungsvorrichtung nicht in der Lage die Betätigung der druckvorrichtung zu verhindern. ;

Sehr aufschlußreich ist es, das mögliche Verhalten der Bauteile der Druckvorrichtung in <jem durch die Punkte

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111 und 113 definierten Bereich der in Fig. 2 gezeigten Kurve zu betrachten, wenn eine falsche Vorgangsfolge und eine ungenügende $nergieabeorption in der Druckvorrichtung zur Anwendung kommt. Für den Facheann ist es aus der in Fig, 2 gezeigten Kurve erkennbar, daft die ltückprallepitze, angedeutet durcjh die Position 113 in Fig. 2, eine, potentteile . Quelle zur Erzeugung eines Schattendruckes darstellt, der aus eine« zweiten Anschlag des Drackhimmera 28 gegen das Typenglied nach dessen Weiterbewegung in eine neue Druckposition entsteht. Wenn sich die Amplitude der Spitze auf einen noch größeren Wert einstellen sollte, dann muß Mit dem Auftreten eines Schattendruckes Mit eine* hohen Grad an Warscheinlichkeit gerechnet werden. In bezug auf die Parameter der Druckvorrichtung und der Energie absorbierenden Anordnung ist zu bemerken, daß,fstts der Stro» in dem Magneten 54 auf einem hohen Wert für eine Zeitspanne gehalten wird, die sich über den Zeitpunkt hinwegerstreckt, zu de· der Druckhammer 28 gegen den Ankerarm 17 anschlägt, eine größere Rückprallamplitude an dem Punkt 113 bei der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung entstehen wird. Eine größere Amplitude an der Rückprallspitze 113 von Fig. 2 tritt auch dann auf, wenn das nachgiebige Energie absorbierende Element 22 von dem Ankerarm 17 entfernt wird, oder wenn das Energie absorbierende Element 22 einen geringeren Wirkungsgrad für das Absorbieren von Energie aus dem sich bewegenden Druckhammer 28 aufweist.

Während der durch die Bezugszahl 114 definierten Zeitperiode ist es erwünscht, daß aus den sich bewegenden Glieders so viel Energie wie nur irgendwie möglich be- > seitigt wird, damit die Druckvorrichtung in ihre Druck-~ bereit schaft für eine neue Druckoperation zurückkehren k.ann. In de« beschriebenen Ausführungsbeispiel sind während dieser eben, genannten Zeltperiode zwei verschiedene Arten der Energievernichtung wirksam, und zwar das viskose elektrische System, das in der Wärmevernichtung durch den elektrischen

stand 133 seinen Höhepunkt erreicht, wie dies vorangehend beschrieben wurde, und dann zweitens die Energievernichtung durch Friktionsreibung zwischen den Gliedern 22 und 42

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an der Zwischen!'lächo 52.

Zu Beginn des Zeit Intervalls 114, d.h. wenn die Geschwindigkeit der sich bewegenden Glieder noch relativ hoch ist, ist das elektrische viskose Vernichtungssystem wirksam und beseitigt dann die in den sich bewegenden Gliedern vorhandene kinetische Energie. Sobald sich die Geschwindigkeit der sich bewegenden Glieder verringert, verringert sich auch die Kupplung zwischen dem sich bewegenden Teilen und dem elektrischer» ^w'beistand über das Magnetfeld des Magneten, so daß der Wirkungsgrad des viskosen elektrischen Systems abnimmt.

Während des Zeit Intervalls 114, in der eine hohe Geschwindigkeit herrscht und in der die Geschwindigkeit bis auf den Wert Null heruntergeht, ist das mit Friktion arbeitende Energievernichtungssystem wirksam, um die kinetische Energie aus den sich bewegenden Gliedern zu entfernen. Dieses Energievernichtungssystem wirkt an der Zwischenfläche 52, die zwischen dem Hammer 28 und dem Ankerarm 17 vorgesehen ist. Der Wirkungsgrad dieser Friktionereibung, die im Sinne einer Energievernichtung arbeitet, ist am besten dadurch verständlich, wenn man sich vorstellt, daß der Schwenkpunkt, um den sich der Ankerarm 17 bewegt, am Magnetschwenkpunkt 43 (Fig. 1) liegt. Da sich der Druckhammer auf einer geraden Linie in einer senkrechten Ebene bewegt, und da das fußförmige Element 22 am Ankerarm 17 eich entlang einer Bahn bewegt , die den Umfang eines Kreises beschreibt, dessen Mittelpunkt der Schwenktpunkt 43 ist, ergiebt sich, daß an der Zwischenflache 52 eine Friktionsreibung auftritt.

Wie bereits erwähnt, erfolgt die Friktionereibung an der Zwischenfläche 52 dann, wenn die Glieder 22 und durch die Krjift der Verbindungsfeder 29 gegeneinander gedrängt werden. Wie ebenfalls bereits erwähnt, liefert die Verbindungsfeder 29 eine vorgewählte Kraft, die wirksam ist, um den Druckhammer 28 und den Ankerarm 17 miteinander in Anlageberührung zu drängen.

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Da die Verbindungsfeder 29 Funktionen ausführt und aiuJi eine senkrecht zu der Zwischenfläche 52 wirkende Friktions krai't liefert, ist es nicht möglich, die senkrecht wirkende Friktionskraft vollständig frei zu wählen. In dem be- · sch)iebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird daher ei ho kleine vorgewählte Kraft für die Energievernichtung aus den Friktionsgliedern vorgesehen. Aus Kennzeichnungsgründen sei erwähnt, daß die durch Friktionsreibung erfolgende Energievernichtung an der Zwischenfläche 52 als Teil der dritten der fünf koordinierten Fnergievernichtungsvorrichtungen angesehen wird, die in diesem Ausführungsbeit liel vorgesehen sind. Wie bereits vorangehend beschrieben, wurde der Aufschlag zwischen dem Druckhammer 28 und dem Ankerarm 17 an der Zwischenfläche 52 der dritten der fünf koordinierten Energievernichtungsvorrichtungen zugeordnet, obwohl es sich versteht, daß die Friktionsreibung und der Aufschlagvorgang zwei verschiedene Vernichtungsvorgänge sind. Da beide an der Zwischenfläche 52 auftreten, bietet sich der Vorschlag an, daß sie für Kennzeichnungszwecke in dieser Beschreibung zusammengefaßt werden. Die viskose elektrische Energievernichtung gehört zu der vierten der fünf Energie vernichtenden Vorrichtungen. Nach der Periode der Energievernichtung an dem elektrischen Widerstand und den Reibungsflächen in dem Bereich 114 (Fig. 2), bleibt noch Energie in den sich bewegenden Teile« übrig, was bedeutet, d^aß sie mit der gleichen begrenzten Geschwindigkeit sich bewegen. Die Vernichtung der kinetischen Energie, die durch diese begrenzte Geschwindigkeit dargestellt wird, gehört zu den Aufgaben der fünften der fünf koordinierten Energie vernichtenden Vorrichtungen, *

Die fünfte Energie vernichtende Vorrichtung ist in der in Fig. 1 gezeigten Druckvorrichtung in Form eines Teiles des am Ankerarm 17 angeordneten fußförmigen Elementes 22 vorgesehen,, das gegen die (Rück-)Anschlagsvorrichtung anschlägt, wenn der Ankerarm 17 und der Druckhammer 28 in ihre Ausgangsstellung zurückkehren.

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Der Fachmann erkennt, daß die Menge der Energie,die von dieser (Rück-)Anschlagsvorrichtung 24 zu absorbieren ist, einen Kompromiß darstellt, das heißt, daß die Geschwindigkeit des Druckhammers 28, wenn letzterer sich dieser Anschlagsvorrichtung nähert, e relativ niedrig oder relativ iioch sein kann, und zwar in Abhängigkeit von dem Betrag der im Druckhammer vorhandenen Energie,' die von den vier vorangehend beschriebenen Energie vernichtenden Vorrichtungen absorbiert wurde., Im besonderen ist die GröPe der Geschwindigkeit jedoch abhängig von jener Zeit, die für die Absorbtion der kinetischen Energie durch die viskose elektrische Energievernichtungsvorrichtung vorgesehen wurde.

Durch praktische Versuche wurde gefunden, daß es erwünscht ist, eine mittelmäßige Rückprallperiode zu tolerieren, wenn die sich bewegenden Glieder gegen die Ruckanschlagevorrichtung anschlagen. Für das viskose elektrische Energievernichtungssystem und für das mit Reibungsfriktion arbeitende Vernichtungssystem bedeutet dlee, daß sie zulassen sollten, daß die bewegenden Glieder die Rückanschlagsvorrichtung mit einer Geschwindigkeit erreichen, die ausreichend hoch ist, um einen mittelmäßigen Rückprall hervorzurufen. Dieser Zustand ist in Fig. 2 am rechten unteren Ende der Kurve dargestellt, und zwar durch die gedämpften sinusförmigen Wellen am Punkt 115, durch den diese Rückprallperiode dargestellt wird.

Wenn der Rückprall stattfindet, wie er durch die Bezugszahl 115 in Fig. 2 veranschaulicht ist, treten, wie in der vorstehenden Beschreibung erwähnt, die genannten sinusförmigen Wellen auf. Wie weiter aus Fig. 1 ersichtlich, ist das Rückanschlagsglied in Schnittansicht gezeigt, so daß dessen Einzelheiten erkennbar sind. Dieser Rückanschlag enthält ein festes Glied 25, das auf einem mit einem Gewinde versehenen Einstellglied 26 angebracht ist. Der gesamte Aufbau wird durch ein festes Trägerglied 27 in Stellung gehalten.

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or Körperteil des Rückanschlaggliedes 25 besteht aus fiegossenem Nylon oder einem ähnlichen Kunststoff. Von dem Körperteil des Rückanschlaggliedes wird in der Hauptsache erwartet, daß er gegen das wiederholte Anschlagen des Ankerarmes 17 sehr widerstandfähig ist. Darüber hinaus wird die }' ienschaft und die Fähigkeit verlangt, im Sinne einer Energieaosorption zu wirken. Im wesentlichen liegt die Fähigkeit der Energieabsorption des Rückanschlagsgliedes jedoch in.dem am Ankerarm 17 angebrachten fußförmigen Element 22.

Das Material, das für den Teil dw» Elementes 22 verwendet wird, das gegen den Körperteil 25 des Rückanschlagsglicies anschlägt, ist auch geeignet zur Verwendung +ür den Teil des fußförmigen Elementes 22, der reibungsschlüssig mit dem Druckhammer 28 an der Zwischenfläche 52 der in μ

Fig. 1 gezeigten Druckvorrichtung zusammenwirkt.. Dieses Material ist für einen Reibungskontakt zwischen dem Druckhammer 28 und dem Ankerarm 17 in der Hauptsache deswegen verwendbar und geeignet, weil der Einsatz 42 des Druckhammers 28 aus einem Material hergestellt ist, das Schmiereigenschaften aufweist. Ein solches Material kann beispielsweise Acetal sein, das mit Teflonfasern gefüllt ist.

Der Fachmann erkennt, daß die Materialauswahl für das fußförmige Element 22 und das Rückanschlagsglied 25 einen Kompromiß darstellt. Dieser Kompromiß betrifft die Auewahl von Materialien bzw. Stoffen, die folgende Eigenschaften aufweisen:

1. Sie Stoffe sollen hart und in der Lage sein, die Auegangsstellung des Druckhammers und des Ankerarmes genau zu definieren, um dadurch Energie mit einer Geschwindigkeit zu absorbieren, die gering genug ist, daß Rückprallerscheinungen am Ankerarm 17 in der Fig. 2 durch die Bezugszahl 115 angedeuteten Weise auftreten,

2. die Stoffe sollen nachgiebig genug sein und von Natur aus Energie vernichtende Eigenschaften aufweisen, so daß die Rückprallerscheinungen verringert werden; andererseits soll sie aber auch so beschaffen sein, daß eine nichtgenaue Einstellung des Ankerarms in seinen Ruhezustand erfolgt.

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Bei der Herstellung der in der Fig. 1 gezeigten Druckvorrichtung verwendeten Teile wurde gefunden, daß es zweckmäßig ist, Stoffe bzw. Materialien zu verwenden, die in der Technik der Druckvorrichtungen nicht üblich sind. In der nachfolgenden Beschreibung werden Materialien und Stoffe erläutert, die in der erfindungsgemäßen Druckvorrichtung zur Vernichtung von Energie verwendet werden.

Für die Herstellung des Körperteiles des Druckhammers 28 der erfindungsgemäßen Druckvorrichtung wurde ein Stoff verwendet, der aus Nylon besteht, welch letzterer 40% Glasfasern als Füllstoff enthält. Für die am Ende des Druckhammers 28 vorgesehene Schlagfläche 41 wurde ein Einsatz aus gesinterte» Metall verwendet. Das am anderen Ende des Druckhammers 28 vorgesehene Einsatzglied 42 bietet einerseits genügend Widerstand gegen Schlagbelastung und enthält andererseits auch eine schmierende Fläche für die Reibungeberührung mit dem Druckhammerantriebsarm 17.

Günstig für die Herstellung des Einsatzgliedes 42 ist eine Materialverbindung, die eine Trägerkomponente und eine Füll- oder dispergierte Komponente enthält. Die Trägerkomponente sorgt für die gewünschten mechanischen Stabilitätseigenschaften und für die gewünschten Aufschlagseigenschaften. Die dispergierte Komponente sorgt dafür, daß die gewünschten Schmiereigenschaften erhalten werden. Für diesen Zweck brauchbar ist ein Stoff, dessen Trägerkomponente Acetal, wie beispielsweise¹. DeIrin, und dessen Füllkomponente ein Material, wie beispielsweise Teflon enthält. ■ .

Ein spezieller Stoff, der befriedigende Resultate erglebt für das Einsatzglied 42, trag): den Namen "De Ir in A.F.". Der Hersteller dieses Stoffes ist die Firma E.I. du Pont de Nemours und Company. Dieser Stoff besteht aus Delrin-Acetal und enthält 14% Teflonfasern als Füllstoff. Die Herstellung dieses Stoffes erfolgt durch Gießen. In der einschlägigen Technik zur Herstellung von Energie absorbierenden An-'chlagsgliedern, die ähnlich jenen si,hd, wie sie in Fig.

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mit den Bezugszahlen 33 und 39 bezeichnet sind, ist es üblich, Stoffe wie beispielsweise Kork oder Butyl-Gummi zu verwenden. Bei der Verwendung dieser Stoffe für die Herstellung dieser Anschlagsglieder zeigt sich jedoch eine deutliche Unterlegenheit gegenüber Anschlagsgliedern, die aus Neopren-Gummi hergestellt sind, wie dies in der vorliegenden Erfindung der Fall ist. Neopren-Gummi hat eine Härte von ungefähr auf der Shore-Härteskala A. Es wurde gefunden, daß Neopren-Gummi mit einem solchen Härtegrad einen erü'^iigen Kompromiß zwischen den Funktionen der Energieabsorption und der Aufschlagabstützung für die eingespannten Federn 31 darstellt.

Es wurde gefunden, daß Neopren-Gummi wesentlich günstigre Eigenschaften für diese Aufschlagsabsorption aufweist als Butyl-Gummi oder Schaumstoffe von Vinyl, Polyurethan oder a

Polyäthylen. Die aus Neopren-Gummi hergestellten, Energie, vernichtenden Glieder sind mit Hilfe eines Klebstoffes an festen Teilen des Druckwerkerahmens in der erfindungsgemäßen Druckvorrichtung angebracht.

Von dem Material, das für das Energie vernichtende Begrenzüngsanschlagsglied 45 in der Druckvorrichtung gemäß Fig. 1 verwendet wird, wird erwartet, daß es kombinierte Eigenschaften aufweist, und zwar in bezug auf Anschlagswiderstand, mechanische Festigkeit, Energieabsorption und Leichtigkeit in der Herstellung. Gefunden wurden verschiedene Stoffamilien, die diese gewünschten Kombinationseigenschaften aufweisen, jedoch keiner dieser Stoffe übertrifft die Eigenschaften, die aus Stoffen der Urethan- % Familie in bezug auf die Gesamtleistung erhältlich sind.

Es wurde gefunden, daß die verschiedenen Stoffe aus der Urethan-Familie große Schwankungen in bezug auf die Anschlagsbelastung des Begrenzungsanschlags 45 der Anschlagsvorrichtung 55 zeigt. So versagten beispielsweise viele der üblichen Urethanstoffe bereits nach einer Lebensdauer von weniger als dreißig Millionen Druckoperationen. Ein besonders nachteiliges Versagen vieler dieser Stoffe erfolgte infolge eines gasförmigen Abbaues, der durch Wärmeaufbau und große Temperatur in der Urethanstruktur

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wahrend der wiederholten hohen Belastung entstand. Um dieses Versagen zu beseitigen, ist es erwünscht, ein Material zu verwenden, dessen Temperaturkennlinie einen relativ flachen Bereich aufweist. Die Temperaturkennlinie veranschaulicht in graphischer Darstellung das Verhältnis zwischen dem Modul oder der Elastizität des Materials (dargestellt an der vertikalen Achse) und der Temperatur des Materials (dargestellt an der horizontalen Achse). Ein Material mit einer relativ langen flachen TemperaturKennlinie hat einen Modulwert, der nahezu konstant über einen großen Bereich der Temperaturen verläuft. Beispielsweise sind Temperaturkennlinien, die relativ flach zwischen Temperaturen von 10 ⁰C und 160 ⁰C verlaufen, allgemein erhältlich.

Ein Material mit guten Eigenschaften iür die Verwandung als Anschlagsglied 45 ist ein Polyesterpolyurethan, das von dor Firma American Cyanamid Corporation hergestellt wird. Dieser Stoff ist ein Polyesterpolyurethan mit 4,0 bis 4,3% von freiem Isozyanat. Für diesen Zweck erfolgte eine Härtung dieses Stoffes mit einer 25 bis 75%igen Zusammensetzung aus Dichlorbenzidin und Methylen-bis (Orthochloranilin).

Obwohl ein Material,das identisch ist mit jenem Material, wie es vorstehend für das Begrenzungsglied 45 angegeben ist, teilweiso zufriedenstellende Leistungen für die Umhüllung des fußförmigen Elementes 22 liefert, wurde gefunden, daß die unterschiedlichen Beiastungsbedingungen, die auf das Element 22 einwirken, die Verwendung eines anderen Stoffes für dieses PJlement verlangen. Es sei erwähnt, daß das fußiörmige Element 22 außer Aufschlagbelastungen, wie sie in ähnlicher Woise an dem Begrenzungsan schlag 45 auftreten, auch Reibungsschlüssen unterliegt, und zwar durch das Zusammenwirken des unteren Endes des Druckhammers 28 mit der Zwischenfläche 52.

Für die Herstellung dof> fußförmigen Elementes 22 ist folgender Stoff mit Erfolg verwendbar: Cyanapren-D5-Polymer. Dieser Stoff wird von der American Cyanamid

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Corporation hergestellt. Bei der Verwendung dieses Polymere wird ein härtbares Cyanaset-H benutzt. Dieses Polymer ist eine Mischung aus Dichlorbenzidin und Methylen-bis(orthochloranilin). Das härtbare Cyanaset-H wird ebenfalls von der.American Cyanamid Corporation hergestellt.

Für die Herstellung des füßförmigen Elementes 22 aus dem Cyanapren— und Cyanaset-Stoffen wird ein Spritzgußgerät mit geheizten Gußformen verwendet. Das fußförmige Element 22 kann nach einer anfänglichen Härtung in der Form von ungefähr 10 Minuten bei 100 ⁰C aus der Form entfernt werden. Danach kann ein Nachhärten der Teile für die Zeitdauer von sechzehn Stunden bei 100 ⁰C erfolgen.

Zur Ausführung der Urethan-Metall-Verbindung für das Element 22 und den Begrenzungsanschlag 45 wurde

zweckmäßigerweise ein Urethan-Verbindungsagens verwendet, ™

wie es von der Dayton Chemical Laboratories, Inc., in West Alexandria, Ohio, V.St A. hergestellt und unter der Bezeichnung Thixon XAB-936 verkauft wird.

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Claims (1)

1. Pat entanspräche:

   Druckvorrichtung mit einem Druckhammer, einem Druckhammt.ibetätigungsglied und einer Antriebsvorrichtung, die bei Erregung eine Druckoperation einleitet und dadurch bewirkt, daß das Druckhammerbetätigungsglied in Anlageberührung mit dem Druckhammer aus einer Ruhestellung in eine Wirkstellung bewegt wird, wodurch ein Antreiben des Druckhammers in Richtung auf eine Druckste lie erfolgt, wobei das Druckhammerbetätigungsglied am Ende der Druckope "at ion in seine Ruhestellung zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein nachgiebiges Organ (29) vorgesehen ist, das den Druckhammer (28) und das Druckhammerbetätigungsglied (17) miteinander verbindet und diese normalerweise in Anlageberührung hält, wobei während der Bewegung des Druckhammers (28) in die Druckstelle und nachdem das Druckhammerbetätigungsglied (17) seine Wirkstellung erreicht ein Strecken des nachgiebigen Organs (29) erfolgt, und wobei das Organ (29) nach erfolgtem Druck und bevor das Druckhammerbetätigungsglied (17) in seine Ruhestellung zurückgekehrt ist den Druckhammer (28) erneut in Anlageberührung mit dem Druckhammerbetätigungsglied (17) bringt.

   2. Druckvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine während einer Druckoperation wirksame Vorrichtung zum Extrahieren kinetischer Energie aus dem Druckhammerbetätigungsglied (17) bei dessen Rückkehr in die Ruhestellung vorgesehen ist.

   3. Druckvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung eine Magnetspule (138) ist, und daß die zur Extraktion der kinetischen Energie verwendete Vorrichtung durch die Magnetspule (138) in Kombination mit einer Diode (134) und einem Widerstand (133) gebildet wird, die in Reihe zu der Magnetspule (138) geschaltet sind. '

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   " ^ril . 20Ä8705

   4. nr.ickvorrirht uag nach ,jedem dur vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das nachgiebige Organ (29) eine Feder ist, die einen geraden Teil und einen gekrümmten Teil aufweist, wobei der gerade Teil an dem Druckhammer (28) angebracht ^fist und der gekrümmte Teil das Druckhammerbetätigungsglied (17) berührt.

   5. ' Druckvorrichtung nach ,jedem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jener Teil dos ' .okhammerbetätigungsgliedes (17), der den <i ucKhammer (28) berührt , durch ein Energie absorbierendes Flerneut (22) gebildet wird.

   6. . Druckvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jener Teil (42) des Druckhammers (28), der das Energie absorbierende Element (22) berührt, aus einem Material besteht, das Schmiereigenschaiten aufweist.

   7. Druckvorrichtung nach jedem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckhammerbetätigungsglied (17) in Richtung auf die Ruhestellung vorgespannt ist.

   8. Druckvorrichtung nach jedem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckhammeranschlag (44) mit einem Energie absorbierenden Element (45) vorgesehen ist, das mit dem Druckhammer (28) in Anlageberührung kommt und dadurch dessen Bewegung in Richtung auf die Druckstelle anhält.

   9. Druckvorrichtung nach jedem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckhammer (28) an einem Paar eingespannter Biegefedern (31) angeordnet ist, und daß nachgiebige Energie absorbierende Anschlagsglieder (33, 39) vorgesehen sind, die mit den Biegefedern (31) in Anlageberührung kommen, wenn sich der Druckhammer (28) in der Druckstelle befindet.

   10. Druckvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Biegefedern ( 31 ) eine im wesentliehen

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   ilachen Stirnseite aufweist., die mit einer ebenfalls im wesentlichem flachen Stirnseite des zugeordneten Anschlagss (33, 39) zusammenwirkt.

   ¹I. Druckvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagsglieder (33, 39) aus weichem Neopren-Gummi bestehen, der eine Härte von ungefähr 10 nach der Shore-Härtegradskala A aufweist.

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