DE2054499A1

DE2054499A1 - Druckhammervorrichtung

Info

Publication number: DE2054499A1
Application number: DE19702054499
Authority: DE
Inventors: John William Dearborn Mich Lakhani Kishor M Sangus Mass Funk, (V St A)
Original assignee: Burroughs Corp
Current assignee: Unisys Corp
Priority date: 1969-11-20
Filing date: 1970-11-05
Publication date: 1971-05-27
Also published as: GB1265935A; FR2066731A5; US3670647A; CH527698A; NL7016342A; BE758496A

Description

878 313

PATENTANWÄLTE
DR. I. MAAS

DR. V/. PFEIFFER
DR. F. VCiTIK^LcITNER

Π MÜUCHEN 23 UNGERER3trt.25-TEL.39 02 3β

Burroughs Corporation Detroit, Michigan, V.St.A.

Druckhammervorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf einen schnell arbeitenden, elektromagnetisch betätigten Druckhammer und die zugehörigen Teile und befaßt sich mit der Dämpfung der Hammerschwingungen. Zum Auslösen oder Abschießen des Druckhamirers sind verschiedene elektromagnetische Betätigungseinrichtungen bekannt. Bei einer solchen Einrichtung, bei der die Hammerbewegung durch eine elektromagnetische Elnrich-

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tung ausgelöst wird, bewegt sich der Hammer unter der Wirkung seiner eigenen Trägheit in den Druckbereich und diese Hämmer werden Trägheitsdruckhämmer genannt. Bei einer Gruppe von elektromagnetisch betätigten Trägheitsdruckhämmern steht das Solenoid fest und bei Einleitung von Strom in die Spule des Solenoids wird der Hammer an dasselbe angezogen. Dies ist beispielsweise in der US-PS 3 335 659 beschrieben.

Bei einer anderen Art von elektromagnetischen Trägheitsdruckhämmern ist der Anker des Relais das Hammerbetätigungsorgan. Wenn Strom in die Spule eingeleitet wird, wird der Anker an dieselbe angezogen und schlägt auf den Hammer. Der Hammer wird daher in den Druckbereich getrieben. Diese Anordnung ist beispielsweise in der US-PS 3 351 006 beschrieben.

Bei der Verwendung von Trägheitsdruckhämmern ist es bekannt, daß die hohe Geschwindigkeit beim Zurückspringen des Hammers oftmals ein weiteres Zurückspringen verursacht, wenn der Hammer den rückwärtigen Anschlag oder die Ruhestellung erreicht. Dieses weitere Zurückspringen erfolgt normalerweise in einer Richtung nach vorwärts und kann, wenn es ausreichend stark ist, bewirken, daß der Hammer abermals den Druckbereich erreicht. Dadurch wird ein weiteres Bild auf dem Papier erzeugt. Eine Dämpfung der Schwingungen des Druckhammers wurde erreicht, indem der Strom in der Spule des Solenoids während des Zurückspringens des Hammers aufrechterhalten wurde, wie es beispielsweise in der US-PS 3 335 659 beschrieben 1st. Dies war nicht zufriedenstellend, well dadurch der Arbeltszyklus des

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Solenoids im wesentlichen verdoppelt wird. Ein zweites Verfahren zur Dämpfung von Schwingungen, welches in der genannten US-PS 3 351 006 beschrieben ist, umfaßt die Verwendung eines rückwärtigen Anschlags und einen zweiten Elektromagneten. Dieses Verfahren hat sich jedoch als unwirtschaftlich herausgestellt, da es zusätzliche Bauteile erfordert sowie etwa eine Verdopplung des Strombedarfs der Betätigungseinrichtung mit sich bringt.

Zur Lösung dieser beim Stand der Technik auftretenden Probleme wird durch die Erfindung ein Trägheitsdruckhammer mit Betätigungseinrichtung geschaffen, wodurch sich eine bessere Dämpfung der Schwingungen des Druckhammers ergibt und mehrfache Aufdrücke ausgeschaltet werden.

Weiter soll durch die Erfindung die Anzahl von Relais und Magneten in einer Betätigungseinrichtung für den Druckhammer verringert werden.

Außerdem soll durch die Erfindung die Dauer des Stromflusses in der Betätigungseinrichtung für den Druckhammer verkürzt werden.

Dies wird in einem einen Trägheitsdruckhammer und eine Betätigungseinrichtung enthaltenden Bauteil erreicht, bei welchem elektromagnetische Einrichtungen zum Antreiben des Hammers in den Druckbereich vorgesehen sind. Es wird ein elektromagnetisches Restfeld erzeugt und beim Zurückspringen bricht der Hammer den Anker oder das Betätigungsorgan vom Magnetfeld loe. Dadurch wird ein (Teil der kinetischen Energie des Hammers absorbiert. Der

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Hammer drückt sodann das Betätigungsorgan in seine Ruhestellung und ein elastischer rückwärtiger Anschlag führt die restliche kinetische Energie des Hammers ab ' oder absorbiert dieselbe. Sowohl der Hammer als auch das Betätigungsorgan sind in Riohtung zu ihren Jeweiligen Ruhestellungen federbelastet. Es sind Einrichtungen zur örtlichen Veränderung der Ruhestellung des Betätigungsorgans und des Hammers vorgesehen, wodurch das Zeitintervall von der Erregung des Ankers bis zum Aufschlagen des Hammers auf das Druckmedium sowie die vom Hammer beim Zurückspringen durchlaufene Strecke verändert werden.

Anhand der Figur wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Ein Druckhammer drückt das Papier oder sonstige Aufzeichnungsmittel 11 und das Farbelement oder Farbband 13 auf die Typenfläche 15 an der Drehtrommel oder Kette 17. Dies erfolgt in der Druckstation oder im Druckbereich 19 und ist in der Schnelldrucktechnik bekannt, wobei das Druckgerät einen einzigen Hammer, der sich längs der Druckzeile von einer Druckstelle zur nächsten bewegt, oder mehrere Hämmer verwendet, von denen sich Je einer an den Druckstellen befindet. Die Erfindung wird in Verbindung mit einem Druckhammer-Bauteil beschrieben, der bei Jeder Art von Druckgerät verwendet werden kann. Die besondere logische Schaltung, welche die Zelt steuert, in der die Betätigungseinrichtung den Hammer auslöst, und die Anordnung, welche den Hammerbauteil und die Trommel gegenseitig in ihrer Lage hält ", sind ebenfalls bekannt und stellen keinen Teil der vorliegenden Erfindung dar.

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Der Druckhammer-Bauteil 21 weist ein Gestell 23, einen leichten Druckhammer oder Zwischenkörper 25, ein Betätigungsorgan oder einen Anker 27, einen rückwärtigen Anschlag 29 sowie zusätzliche Bauteile auf, welche welter unten näher beschrieben werden. Der Anker 27 ist an seinem unteren Ende am Gestell 23 schwenkbar angelenkt. An diesem Schwenkpunkt 31 belasten Federn 33 das Betätigungsorgan normalerweise in Richtung vom Druckbereich weg und zu seiner Ruhestellung in Berührung mit dem rückwärtigen Anschlag 29 hin. Es sind Einrichtungen zur Überwindung der Belastungswirkung der Federn 33 vorgesehen, um den Hammer 25 in Bewegung zu setzen. Das Solenoid 35 weist eine Spule auf, welche in Reihe auf zwei einzelne Spulenkörper 37 gewickelt 1st. Spulenkörper und Spule können zur Wärmeabfuhr eingekapselt sein. Die bewickelten Spulenkörper sitzen kraftschlüssig auf Polschuhen 36, welche am Gestell 23 (oder an Vorsprüngen desselben) befestigt sind. Wenn Strom in die Spule eingeleitet wird, zieht das resultierende Magnetfeld das Betätigungsorgan 27 an das Solenoid 35. Daher dient das Betätigungsorgan 27 als Anker und bildet zusammen mit dem Solenoid ein elektromagnetisches Relais. Da der Anker (am Schwenkpunkt 31) um ein Ende schwenkbar ist, bewegt sich der Anker im Uhrzeigersinn zum Druckbereich 19, wenn Strom in der Spule fließt.

Der Hammer 25 ist biegungselastisch am oberen Teil des Gestells 23 angebracht. Obwohl der Hammer eine Einheit bildet, kann man annehmen, daß er ein Druckende 39, welches das Papier und das Farbband gegen die Typenfläche drückt, und ein Beschleunigungsende Ml aufweist, welches

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durch das Betätigungsorgan angetrieben wird. Der Zwischenkörper oder Hammer 25 1st zweckmäßigerweise an dem Gestell 23 durch zwei Blattfedern 43 befestigt und ist nach rückwärts weg vom Druckbereich 19 in Berührung mit dem Anker 27 belastet. Die Blattfedern sind am Gestell und am Hammer durch In Verankerungslöcher 45 eingespritzten Kunststoff befestigt.

Auf der linken Seite des Gestells 23 an einer dem Druckbereich 19 entgegengesetzten Stelle und unterhalb der Höhe des Zwischenkörpers oder Hammers 25 ist der rückwärtige Anschlag 29 angeordnet. Der rückwärtige Anschlag weist einen Dämpfer 47 aus einem elastischen, stoßabsorbierenden Material auf, das beispielsweise aus der Butyl-Kautschukgruppe stammt und mit einer Stahlkappe überzogen ist. Der Dämpfer 47 1st an einem Ende des Schaftes 49 angebracht. Das andere Ende des Schaftes 49 ist mit einem Gewinde versehen und in eine geeignete öffnung im Gestell 23 eingesetzt. Da das Betätigungsorgan an einem Ende vom zurückkehrenden Hammer 25 getroffen wird und am anderen Ende 31 schwenkbar gelagert ist, ist festzustellen, daß beim Zurückschlagen sowohl eine Scherkraft als auch eine Druckkraft auf den rückwärtigen Anschlag 29 ausgeübt wird. Der Butylkautschuk-Anschlag ergibt eine bessere Dämpfung der Scherbelastung und daher sucht man das Verhältnis von Scherbelastung zu Druckbelastung zu erhöhen. Obwohl die gesamte Form und Anordnung von Druckhammer und Betätigungsorgan gewisse Grenzen für dieses Verhältnis setzt, ist ein Anschlag mit umso kleinerer Masse erforderlich, Je höher dieses Verhältnis ist.

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Eine Zylinderkopfschraube mit dem Kopf 51 und dem Schaftteil 49 kann gedreht werden, wodurch der rückwärtige Anschlag 29 zum Druckbereich 19 hin oder von diesem weg bewegt wird. Der Anschlag 29 kann mit dem Schaft 49 durch ein Epoxyharz verbunden sein. Die Einstellung der Lage des Anschlags bewirkt eine entsprechende Änderung in der Ruhestellung des Ankers 27 und dadurch eine Vergrößerung oder Verkleinerung der Breite des Luftspalts zwischen Anker 27 und Solenoid 35. Änderungen der Luftspaltbreite führen zu entsprechenden Änderungen der Bewegungszeit des Ankers 27, wenn Strom in die Spule eingeleitet wird.

Wenn Strom in die Spule eingeleitet wird, wird ein elektromagnetisches Feld erzeugt, welches den Anker oder das Betätigungsorgan 27 anzieht. Dadurch wird ein erster elektromagnetischer Zustand erreicht. Der führende oder schlagende Teil 53 des Betätigungsorgans, welcher in Berührung mit dem Ende Hl des Hammers 25 steht, treibt den Hammer zum Druckbereich mit einer plötzlichen Schleuderwirkung. Wenn das Betätigungsorgan seine Drehung im Uhrzeigersinn fortsetzt, kommt es in Berührung mit einer Zwischenscheibe 38 aus Polyäthylenterephthalat (Mylar) oder Urethan, die am Solenoid 35 befestigt ist. Die Polschuhe 36 des Solenoids 35 stehen etwas über die Spule und die Spulenkörper vor und die Zwischenscheibe ist an den Polschuhen befestigt. Diese Zwischenscheibe 38 hält einen Luftspalt zwischen dem Anker 27 und dem Solenoid 35 aufrecht und verhindert, daß der Anker magnetisch am Solenoid festgelegt wird. Die körperliche Berührung zwischen dem Betätigungsorgan 27 und der Zwischenplatte 38 des Solenoids

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hält die Drehung des Ankers im Uhrzeigersinn an. Der Strom in der Spule wird etwa in dem Zeitpunkt abgeschaltet, in dem das Betätigungsorgan in Berührung mit dem Solenoid 35 kommt. Obwohl der genaue Zeitpunkt nicht kritisch ist, sollte der Strom zur Verringerung des Stromverbrauchs und der erzeugten Wärmemenge abgeschaltet werden, nachdem das Betätigungsorgan mit einer ausreichenden elektromagnetischen Kraft angezogen worden ist, die den Hammer in den Druckbereich drückt, noch bevor der Hammer das Betätigungsorgan beim Zurückschlagen erreicht. Der Hammer 25 bewegt sich unter der Wirkung seiner eigenen Trägheit weiter in den Druckbereich, um den Druckvorgang in der oben erläuterten Weise durchzuführen. Obwohl der Strom in der Spule des Solenoids 35 abgeschaltet worden ist, wird das Betätigungsorgan in Berührung mit dem Solenoid 35 durch den magnetischen Restfluß gehalten. Dadurch wird der zweite elektromagnetische Zustand erreicht. Es stehen bekannte Schaltungen zur Zuführung eines geeigneten Stromes, wie eines Impulses, zu der Spule zur Verfügung.

Nachdem das Druckende 39 des Hammers auf den Druckbereich aufschlägt, springt der Hammer durch den Aufprall zurück, was aus den Prinzipien der Erhaltung von Energie und Drehmoment verständlich ist. Wenn der Hammer zurückspringt, stößt das Ende 41 auf die Schlagflache 53 des Betätigungsorgans auf. Unter dem Einfluß des zurückkehrenden Hammers durchbricht das Betätigungsorgan den Restmagnetismus des Solenoids 35 und beginnt sich im Gegenzeigersinn vom Druckbereich weg und zum rückwärtigen Anschlag 29 hin zu drehen. Dadurch wird ein Teil der kine-

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tischen Energie des leichten Hammers 25 verbraucht. Die weitere seitliche Bewegung des Hammers 25 und die Bewegung des Ankers 27 im Gegenzeigersinn werden schließlich durch den elastischen Anschlag 29 angehalten. Der elastische Anschlag 29, welcher vom rückwärtigen Teil 55 des Betätigungsorgans 27 getroffen wird, verbraucht die restliche kinetische Energie des Hammers und die gesamte kinetische Energie des zurückkehrenden Betätigungsorgans. Die Blattfedern ^3 drücken den Hammer 25 in seine Ruhestellung in Berührung mit dem Anker 27.

Bei Verwendung eines Hammers aus gehärteten Stahl mit einer Masse von 0,27 · 10"⁷ kg-m"¹·»² (1,5 · 10"⁵ lb-iri-sec²), gemessen im Schwerkraftsystem, und eines rückwärtigen Anschlags aus Buna-η (einem Butylkautschuk) hat sich beispielsweise herausgestellt, daß die zum Losbrechen des Betätigungsorgans vom magnetischen Restfeld erforderliche Kraft bis zu etwa 25 % der kinetischen Energie des Hammers verbrauchte, und der elastische Anschlag verbrauchte die restliche kinetische Energie des Hammers und die gesamte kinetische Energie des Betätigungsorgans.

Die Absorption der kinetischen Energie des Hammers sowohl durch das Losbrechen vom Restmagnetismus des Solenoids als auch durch Berührung mit dem rückwärtigen Anschlag ergibt eine Dämpfungswirkung. Dadurch werden Schwingungen des Hammers vermindert und ein zweites Zurückschlagen des Hammers in den Druckbereich verhindert. Ferner ermöglicht jdie Absorption eines Teils der kinetischen Energie beim Losbrechen des Ankers vom magnetischen Restfeld durch den. Hammer die Verwendung eines kleineren rückwärtigen Anschlags 29 und infolge einer frühzeitigen Dämpfung wird eine höhere Arbeitsfrequene ermöglicht.

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Claims

Patentansprüche

Elektromagnetisch betätigte Drucklammervorrichtung, gekennzeichnet durch einen Trägheitsdruckhammer, ein Betätigungsorgan mit einer Ruhestellung und eine auf einen ersten elektromagnetischen Zustand ansprechende Einrichtung zum Antreiben des Betätigungsorgans und des Hammers in eine Druckstellung und zur Erzeugung eines Restmagnetismus zur Dämpfung von Schwingungen des Druckhammers, wenn der Druckhammer aus der Druckstellung zurückschlägt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebs- und Dämpfungseinrichtung ein Solenoid aufweist, wobei das Solenoid betätigbar ist, um das Betätigungsorgan durch körperliche Berührung zurückzuhalten, damit der Hammer in die Druckstellung durch seine Trägheit fliegen kann, und daß der in die Spule des Solenoids eingeleitete Strom den ersten elektromagnetischen Zustand hervorruft.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsorgan in körperliche Berührung mit dem Solenoid durch Restmagnetismus gehalten wird und das Zurückspringen des Hammers auf das Betätigungsorgan das letztere von der Wirkung des Restmagnetismus losbricht.

k. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen elastischen Anschlag, welcher mit dem Betätigungsorgan

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zusammenwirkt, um Schwingungen des Hammers weiter zu dämpfen, nachdem der Hammer das Betätigungsorgan von dem Restmagnetismus losgebrochen hat.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zurückspringen des Hammers das Betätigungsorgan gegen den Anschlag drückt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsorgan elastisch in die Ruhestellung am Anschlag gedrückt wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Verstellen des Anschlags und zur Änderung des Abstandes zwischen der Ruhestellung des Betätigungsorgans und dem Solenoid.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hammer durch Blattfedern in eine Ruhestellung in Berührung mit dem'Betätigungsorgan belastet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch ¹I, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag sowohl auf Scher- als auch Druckbelastung vom Betätigungsorgan zur Aufnahme von Energie von dem Hammer und von dem Betätigungsorgan anspricht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erforderliche Masse des Anschlags durch das Dämpfungsmaterial und das Verhältnis von Scher- zu Druckkräften festgelegt ist, die durch das Betätigungsorgan bei einem Hammer mit konstanter Masse ausgeübt werden.

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