DE2514825C3 - Drucker mit einem Typenträger und gegen diesen druckbare Druckhammer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Drucker nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solcher Drucker ist aus der österreichischen Patentschrift 2 78 406 bekannt. Für die Betätigung eines Druckhammers ist bei diesem Drucker im wesentlichen eine einzige Elektromagnetanordnung vorgesehen, die zwei getrennte Erregerspulen besitzt Beide Erregerspuien sitzen auf einem rechteckigen, nahezu geschlossenen Magnetkern. Der Druckhammer besitzt einen magnetisierbaren Anker, der in der Ruhestellung, bei der die Blattfeder des Druckhammers als mechanischer Energiespeicher gespannt ist, einen Teil des in diesem Zustand völlig geschlossenen magnetischen Kreises der

ι» Elektromagnetanordnung darstellt Der Ruhezustand wird dadurch aufrechterhalten, daß die eine der Erregerspulen des Elektromagneten erregt wird. Zui Ausführung des Druckvorgangs wird die andere der Erregerspulen in entgegengesetztem Sinn erregt, so daß

ι Ί der Fluß der ersten Erregerspule aufgehoben wird und der Druckhammer auf Grund der Elastizität seiner Blattfeder vorschnellen kann. Bei dieser Anordnung ist zum einen der mögliche Bewegungsbereich des Hammerkopfes mit dem magnetisierbaren Anker sehr

.'(i gering, da der Magnetkern der Elektromagnetanordnung auch unabhängig vom Anker nahezu geschlossen ist und nur ein relativ begrenzter Streufluß auftritt Wenn sich der mit dem Hammerkopf verbundene Anker aus diesem Streufluß entfernen würde, wäre eine

2Ί automatische Rückkehr in die Ruhestellung nach Abschalten der zweiten Erregerspule nicht möglich. Darüber h.'naus hängt zum anderen die ordnungsgemäße Wirkungsweise dieser bekannten Anordnung sehr entscheidend vom Erregerstrom der zweiten Erreger-

!(I spule ab. Der von dieser Erregerspule hervorgerufene magnetische Fluß soll den von der ersten Erregerwicklung hervorgerufenen kompensieren. Genau genommen wird in der Praxis eine Überkompensation erforderlich sein, um die Remanenz des Magnetkerns zu berücksich-

r> tigen. Liegt die Erregung der zweiten Erregerspule über oder unter diesem Kompensationswert, wird der Anker angezogen, so daß die Schlagkraft des Druckhammers vermindert wird. Nur bei einer ganz exakten Erregung kann daher die volle Schlagkraft des Druckhammers

in erzielt werden.

Aus der deutschen Auslegeschrift 12 63 363 ist ein Drucker bekannt, bei dem die Druckkraft nicht aus der Spannung eines federnden Elements, sondern auf elektromagnetischem Wege gewonnen wird.

π Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kleinen für elektronische Tischrechner geeigneten Drucker zu schaffen, der bei hoher Druckgeschwindigkeit eine ausreichende Druckenergie besitzt, dessen Druckhämmer schnell und automatisch zurückkehren

">o und der keine komplizierten Justierungen benötigt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Patentanspruch 1 gelöst.

Bei der angegebenen Lösung ist der magnetische Kreis der ersten Magnetanordnung auf der Seite der

r> Druckhämmer offen, so daß das Magnetfeld in diesem Bereich nicht auf eine kleine Zone konzentriert ist, sondern sich über ein weites Feld erstreckt. Auf Grund dieser Ausbildung läßt sich die erste Magnetanordnung wesentlich verkleinern und zum anderen der Bewe-

Wi gungsbereich der Hammerköpfe vergrößern, was zu einer erhöhten Druck- oder Schlagkraft führt. Als weiterer Vorteil ergibt sich aus der erfindungsgemäßen Lösung, daß die Elektromagnetanordnung zwar auch mit einem Mindeststrom erregt werden muß, um die

hi Druckhämmer aus der Ruhestellung in die Druckstellung zu überführen, daß jedoch eine über diesen Mindeststrom hinausgehende Erregung unkritisch ist, da sie zu einer Abstoßung des Hammerkoofs von dem

Permanentmagneten der ersten Magnetanordnung führt und daher die Schlagkraft des Hammerkopfs nicht nur nicht verkleinert, sondern sogar erhöht Diese Erhöhung der Schlag- oder Druckkraft kann in bestimmten Fällen bewußt herbeigeführt werden.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung enthält jeder Druckhammer ein Paar parallel zur Achse des Typenträgers in Form einer Typentrommel angeordneter elektrisch leitender, elastischer Elemente und ist an isinem Hammerkopf mit paramagnetischem Material versehen, das von dem Permanentmagneten im Ruhezustand angezogen wird. Der Permanentmagnet selbst bzw. ein an ihm angebrachtes organisches, elastisches Teil ist so ausgelegt, daß er bzw. es während der Rückbewegung eines Druckhammers in die Ruhestellung als Anschlag- und Puffervorrichtung dient

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung isi vorgesehen, daß die Federkonstante der die Druckhämmer haltenden federnden Elemente entsprechend der Anzugskraft des Permanentmagneten veränderbar ist, um eine wirksame Ausnutzung der mechanisch gespeicherten Druckenergie für einen sauberen und gleichmäßigen Druck zu ermöglichen.

Andere Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert

F i g. 1 ist ein Querschnitt einer Ausführungsforr ■ der Erfindung;

F i g. 2 ist eine graphische Darstellung der magnetischen Energiekennlinien und der Entmagnetisierungskennlinien der bei der Erfindung verwendeten Permanentmagneten;

Fig.3 zeigt verschiedene Formen der Permanentmagneten;

Fig.4 zeigt an die Druckhämmer angelegte Impulse verschiedener Kurvenformen;

Fig.5 ist eine perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig.6(a) und (b) sind ein Querschnitt bzw. eine Aufsicht auf eine Hammereinheit der Einrichtung gemäß F i g. 5;

F i g. 7 ist ein Querschnitt der Einrichtung nach Fig.5;

Fig.8 ist eine graphische Darstellung der Relation zwischen der magnetischen Anzugskraft und der Federkraft;

Fig.9 stellt den Herstellungsprozeß der Hammeranordnung der Einrichtung nach F i g. 5 dar;

Fig. 10 zeigt verschiedene Einstellung der Relation zwischen der magnetischen Anzugskraft und der Federkraft;

Fig. 11 ist eine allgemeine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Druckers mit kleinen Abmessungen;

Fig. 12 zeigt eine Art der Druckfunktion, bei der ausgewählte Hammer für jede fünfte Ziffernstelle angetrieben werden;

Fig. 13 ist eine Abwicklungsdraufsicht einer Typen- t trommel, die für die Verwendung bei der Betriebsweise gemäß F i g. 13 geeignet ist.

In Fig. 1 bezeichnet 1 einen Permanentmagneten, 2 ein aus einem Material mit hoher magnetischer Permeabilität hergestelltes Magnetjoch, 3 ein Tragteil, 4 e ein zum Ansammeln der Druckenergie in Form mechanischer Vorspannung geeignetes Blattfederpaar und 5 einen Eisenkern, auf den zur Bildung eines Elektromagneten 7 eine Spule 6 gewickelt ist Der Spule 6 wird über das Blattfederpaar 4 Strom zugeführt Mit dem Bezugszeichen 8 sind Hammerköpfe bezeichnet die jeweils aus einem organischen Material wie Kunststoff hergestellt sind und die aus zwei Teilstücken 8a und 9b zum Anschlagen an das Typenrad bzw. zum Abdecken des Elektromagneten bestehen, zwischen denen die Blattfeder 4 angeordnet sind; S bezeichnet ein aus einem organischen Material hergestelltes elastisches Teil zum Dämpfen von Lärm und Schwingungen. Eine Typentrommel 10 ist aus einem organischen Material, wie beispielsweise elastischem Gummi, gebildet und so angeordnet daß sie mit hoher Geschwindigkeit in Berührung mit der Oberfläche einer Farbwalze

ι 11 rotiert Der Permanentmagnet 1 ist aus Magnetstäben la und Xb zusammengesetzt die zum Erhöhen der intensität des Magnetfeldes entsprechend der Darstellung in der Zeichnung gepoit sind. Die Dichte der Magnetflußverteilung wird durch das Magnetjoch 2 vergrößert im Normalzustand ist der Eisenkern 5 durch den Permanentmagneten 1 angezogen, um die Blattfedern 4 in eine Ruhestellung zu spannen und dadurch in den Federn mechanische Energie zu speichern. Wenn zum Zeitpunkt fi ein Drucksignal P an ein Blattfederpaar 4 angelegt wird, fließt durch die Spule 6 ein elektrischer Strom und erzeugt in dem Eisenkern 5 ein Magnetfeld, das dem des Permanentmagneten 1 entgegenwirkt Sobald der Elektromagnet 7 in dem Hammerkopf 8 die Anziehungskraft vom Permanentmagneten 1 kompensiert wird der Hammerkopf 8 frei bewegbar und schnellt durch die in den Blattfedern 4 angesammelte mechanische Energie unter Beschreibung eines Kreisbogens zu der Typentrommel 10; wenn die Blattfedern 4 eine im wesentlichen geradlinige Lage angenommen haben, trifft der Hammerkopf auf eine gewählte Type auf der Typentrommel, um diese Type auf ein (nicht dargestelltes) Aufzeichnungsmaterial zu drucken. Wenn zum Zeitpunkt ti das Drucksignal P abgeschaltet wird, wird das gegenpolige Magnetfeld in dem Elektromagneten 7 abgebaut. Da der Elektromagnet 7 auch dann noch in dem in der Zeichnung durch die strichpunktierte Linie dargestellten Magnetfeld des Permanentmagneten 1 ist, wenn sich der Hammerkopf 8 in einer Lage befindet, bei der er gerade an die Typenwalze 10 anschlägt, wird der Eisenkern 5 des Elektromagneten 7 durch den Permanentmagneten 1 schnell wieder stark angezogen, bis er gegen das elastische Teil 9 anschlägt und von ihm angehalten wird. Als Folge davon werden die Blattfedern 4 wiederum vorgespannt und im Zustand des Speicherns mechanischer Energie gehalten, so daß auf diese Weise schnell und einfach der Bereitschaftszustand für den nächsten Druckvorgang wieder hergestellt ist. Das wesentlichste Merkmal dieses Erfolgs besteht darin, daß der Bereich der kreisförmigen Bewegung des Eisenkerns 5 innerhalb des Einflußbereiches des Magnetfeldes des Permanentmagneten 1 liegt was durch Anwendung eines offenen magnetischen Kreises bei dem Druckermechanismus ermöglicht wurde.

Üblicherweise fällt die Intensität des Magnetfelds des Permanentmagneten 1 reziprok zum Quadrat des Abstandes ab, so daß der Eisenkern 5 aus dem eine Rückkehr ermöglichenden Bereich des Magnetfeldes des t-ermanentmagneten 1 heraustreten kann, wenn der Bereich der kreisförmigen Bogenbewegung des Eisenkerns des Elektromagneten 7 in dem Hammerkopf 8 zu groß wird. Ein derartiges Problem tritt jedoch nicht auf, wenn diese Kreisbogenbewegung auf einen bestimmten

Bereich begrenzt ist und der Abstand zwischen der Typentrommel 10 und dem Permanentmagneten t entsprechend gering ist. Der geringe Abstand ist auch sonst sehr vorteilhaft. Obgleich es nämlich bei einem klein bemessenen Drucker erforderlich ist, die Anordnungsdichte der Teile grundsätzlich zu erhöhen, ist insbesondere die Verringerung des Abstandes zwischen der Typentrommel 10 und dem Permanentmagneten 1 für die Verminderung des Gesamtvolumens des Geräts sehr wünschenswert. Im übrigen wird auch die Anzahl der Tflile merklich verringert, da der Permanentmagnet 1 zum Zeitpunkt des Rückkehreris sowohl als Anschlag als auch als Puffervorrichtung wirken kann. Auf Grund der synergistischen Wirkungen dieser Faktoren wird mit der Erfindung eine merkliche Verringerung der Gerätegröße erreicht. Da ferner eine derartige Verminderung der Anzahl der Teile alle Arten von Bauteilen

Tabelle: Materialnormkennwerte

wie beispielsweise bewegbare Teile, Reibungsteile oder Anschlagteile umfaßt, ergehen sich folglich verschiedene technische Nutzeffekte wie geräuschloser konstanter Betrieb, starke Abnahme der Fehlerrate, Vereinfachung der Herstellung und Verringerung der Herstellungskosten.

Hinsichtlich des Permanentmagneten 1 ist es offensichtlich, daß ein stärkeres Magnetfeld bessere Ergebnisse zum Erzielen ausreichender Druckenergie und zum Erreichen hoher Druckgeschwindigkeil selbst bei einem klein bemessenen Drucker ergibt. Es wird daher vorzugsweise für den Permanentmagneten 1 ein Material verwendet, das ein extrem starkes Magnetfeld erzeugen kann. Beispielhafte. Permancntrnagnetmaierialien sind in der nachstehenden Tabelle und in F i g. 2 angegeben.

Material	Klassifikation	Magnetische	Koerzitiv	Koerzitiv	(BH)1n,*- Wer)	Wärmeaus	Anwendungen	-0,19
		Restfluß	kraft B	kraft /		dehnungs		-0,19
		dichte Br				koeffizient
						AQ/W C		-0,19
								-0,19
		(G)	BHc(Oe)	/Hc(Oe)	ι Temperatur	(1c%/°C)
Q2	Bariumferrit (isotrop)	2200-2400	koeffizient	1,0-2,0	-0,19
Q6	Bariumferrit	4000-4300	des Restma	1,0-2,0
	(fluss, anisotrop)		gnetismus	1,0-2,0	-0,19
Q7	Bariumferrit	3300-3700	(reversibel)
	(fluss, anisotrop)		ΔΒ/BfC	1,0-2,0
QlO	Bariumferrit	3300-3700	BHmilx (MGOe) (%/°C)	1,0-2,0
	(trocken anisotrop)		1800-2000 3200-3900 1,0-1,3	1,0-2,0
SR-I	Strontiumferrit	3500-3900	1800-2200 1800-2200 3,6-4,0
	(fluss, anisotrop)
SR-2	Strontiumferrit	3900-4200
	(fluss, anisotrop)
Material	Temperatur- Curie-	Spez.	2800-3200 3000-3500 2,5-3,0	Motorzuleitungsschalter
	koeffizient der Temperatur	Gewicht d		Lautsprecher
	Koerzitiv- Tc
	kraft /			Elektronische Geräte und
	(reversibel)		1800-2200 1900-2300 2,3-2,8	Werkzeuge
	AH/H/°C			Fernsprecher
	(%/°C) (0C)	(g/cm3)		Motoren
Q2	+ 0,22 450	4,9-5,0
Q6	+ 0,48 450	5,0-5,2	2700-3200 2800-3500 2,6-3,3
Q7	+ 0,35 450	4,5-4,7
				Adsorptionsvorrichtungen
QlO	+ 0,42 450	4,9-5,1
SRl	+0,27 460	4,7-4,9	2400-2800 2500-3000 3,3-3,8
SR-2	+0,40 460	4,8-5,0
Spez.
Wider
stand ü
(Ω-cm)
105
105
10«
105
105
105

Die Fig.3 zeigt unterschiedliche Formen von Permanentmagneten 1, die bei der Erfindung verwendbar sind. In der Zeichnung stellt (a) einen üblichen zweipoligen (N-S)-Magneten dar, (b) zeigt einen vierpoligen (N-S-N-S)-Magneten und (c) stellt ein Beispiel dar, bei der zur Erhöhung der Intensität des Magnetfelds ein zweipoliger Stabmagnet Ic in den Magneten gemäß (b) eingelagert ist; (d) zeigt ein Beispiel, bei dem die Teilsiucke (Id) des Magneten, auf die der Eisenkern 5 bei seinem Rückweg auftrifft, aus einem organischen elastischen Material wie Gummi

gebildet sind, um so das Anschlaggeräusch zu vermeiden und Schwingungen und Abnutzung zu verringern, wobei diese Teilstücke derart zwischen die Permanentmagneten eingesetzt sind, daß die Intensität des Magnetfelds nicht beeinträchtigt wird. Wenn die Teilstücke \d aus einem organischen elastischen Material mit ferromagnetischen Einlagerungen hergestellt sind, das üblicherweise als Magnetgummi bezeichnet wird, erweist sieb das als wirksam zum Verhindern der Schwächung des durch die Permanentmagneten la, 1 ft und Ic erzeugter Magnetfelds. Zur Verstärkung der Wirkung zur Zeit de«

Anschlags ist es empfehlenswert, gemäß der Darstellung in (e) das Volumen des organischen elastischen Materials zu vergrößern. Dabei ist es zur Verminderung der Entniagnetisierungsrate der Permanentmagneten auch wünschenswert, magnetisches Material zu benut- > zen. Auf diese Weise bewirkt die Einlagerung derartigen organischen elastischen Materials in der dargestellten Weise die Unterdrückung des Anschlaggeräusches, selbst wenn die Rückkehrgeschwindigkeit des Hammers vergrößert wird, so daß diese Anordnung für Schnelldruckbetrieb besonders geeignet ist. Die Anordnung hat sich auch zum Schutz gegen Unterbrechung der Spule 6 auf dem Eisenkern 5 als wirksam erwiesen.

Dank der vorstehend beschriebenen Anordnungen ist es durch Regulierung der Stromzufuhr zu der Spule 6 und der Richtung des Stroms möglich, den Zeitpunkt und die Geschwindigkeit der Hammerrückkehr auf optimale Werte einzustellen. Da beispielsweise während des Rückweges des Hammerkopfs 8 allein die Anziehungskraft des Permanentmagneten 1 wirksam ist, kann eine optimale Anordnung durch verschiedenerlei Änderung der Kurvenform des Drucksignals bzw. Druckbefehlsignals P gemäß der Darstellung in F i g. 4 festgelegt werden. In der F i g. 4 (a) ist eine Kurvenform dargestellt, die wie im Falle der F i g. 3 (d) und (e) für die Einstellung einer guten Lärmverminderungswirkung selbst bei Rückkehrbewegung mit hoher Geschwindigkeit geeignet ist. Diese Kurvenform ist daher zur Unterstützung des Magnetfelds des Permanentmagneten 1 geeignet, wenn eine schnelle Rückkehr ausgeführt m wird. Fig.4(b) zeigt eine Kurvenform, die dazu verwendet wird, zum Zeitpunkt des Rückkehrens möglichst viel Rückschlagenergie dadurch zu vernichten, daß der Hammerkopf für die Zeit Δ t in Eingriff mit der Typentrommel gehalten wird, nachdem er die r> Typentrommel angeschlagen hat Fig.4(c) zeigt eine Kurvenform, die durch Anlegen eines Bremssignals B während der Dauer des Rückweges des Hammers ein ruhiges Rückkehren bewirkt, während Fig.4(d) ein Beispiel zeigt, bei dem unmittelbar vor dem Rückkehranschlag ein Bremssignal b wie im Falle von F i g. 4 (c) angelegt wird. F i g. 4 (e) zeigt eine Kurvenform, die die Vergrößerung der Intensität des Magnetfelds ir dem Fall bewirkt, daß die jeweiligen Segmente des Permanentmagneten 1 alle aus Magnetgummi od. dgl. hergestellt sind. Normalerweise wird der Hammerkopf 8 mit Hilfe des Impulses P an den Gummimagneten 1 angezogen gehalten, er schwenkt jedoch im Ansprechen auf den Impuls Paus und kehrt dann im Ansprechen auf den nächsten Halteimpuls P mit hoher Geschwindigkeit und geräuscharm zurück. F i g. 4 (f) zeigt ein Beispiel, bei dem zum Bewirken einer noch ruhigeren Rückkehr als bei (e) der Hammer bis zur Beendigung der Rückkehr eine freie Bewegung ausführen kann, während im Augenblick des Anschlags ein Halteimpuls P angelegt wird. F i g. 4 (g) ist die Kurvenform in dem Fall, bei dem zum Bewirken einer noch leiseren Rückkehr ein Bremssignal B angelegt wird, während (h) ein Beispiel ist, bei dem die Beispiele (d) und (e) kombiniert sind. Im Rahmen der Erfindung können Impulse mit verschiede- bo nen anderen Kurvenformen in Betracht gezogen werden, wobei die zum Ausführen solcher Betätigungsarten erforderlichen Schaltungen auf einfache Weise mit geringen Änderungen oder ohne Änderungen des Entwurfs ausgeführt werden können. _b5

Nachstehend werden besondere Ausführungsformen der Erfindung in größeren Einzelheiten erläutert

F i g. 5 ist eine ausführlichere perspektivische Ansicht

der Ausführungsform gemäß Fig. 1. Jeder Druckhammer ist aus den gleichen energieanspeichernden Elementen zusammengesetzt wie die Ausführungsform in Fig. 1, nämlich aus einem Blattfederpaar 4, einem Hammerkopf 8 mit einem (aus einem Eisenkern 5 und einer Spule 6 bestehenden) Elektromagneten 7 als Anziehungslösevorrichtung und einem Permanentmagneten 1, der ausreichende Anzugskraft zum Anspeichern von Energie ergibt. Der Permanentmagnet 1 ist aus einem einzigen Block gebildet und entsprechend der Zeichnung zu vier Polen gepolt, wobei an der dem Hammerkopf 8 entgegengesetzten Seite ein Magnetjoch 2 vorgesehen ist, so daß der Permanentmagnet 1 in seiner Magnetkraft weiterhin verstärkt ist und sein Magnetfluß durch den Eisenkern 5 in dem Hammerkopf 8 fließt. In manchen Fällen, bei denen kein Magnetjoch 2 vorgesehen ist, ist jedoch der Magnetfluß des Permanentmagneten 1 auf eine größere Entfernung verteilt, wobei die Rückkehr des Hammerkopfs 8 schnell und weich durchgeführt wird, so daß ein derartiges Magnetjoch nicht immer erforderlich ist.

Das Polungsmuster des Permanentmagneten 1 ist nicht auf das in der Zeichnung dargestellte beschränkt, vielmehr kann jedes andere Muster verwendet werden, wenn es ein starkes Magnetfeld erzeugt, das den energetischen Durchfluß des Magnetflusses durch den Eisenkern 5 innerhalb des Bewegungsbereichs des Hammerkopfs 8 erlaubt. Das gleiche Ziel kann auch durch Anwendung eines Elektormagneten an Stelle des Permanentmagneten erreicht werden, wenn ein solcher Elektromagnet die gleiche Wirkungsweise wie der Permanentmagnet hat

Der Hammerkopf 8 ist durch Umgießen eines Eisenkerns 5 und einer Spule 6 mit Kunststoff oder einem anderen ähnlichen Material unter Ausbildung eines Druckteilstücks 8a und eines Abdeckteilstücks Sb für den Elektromagneten 7 mit dem gleichen Material hergestellt Der elektrische Strom wird durch das Blattfederpaar 4 zugeführt, so daß die Zuleitungsdrahtenden der Spule 6 die Bewegung des Hammerkopfs 8 nicht behindern und nicht abbrechen; dabei sind die Blattfedern 4 und die Zuleitungsenden der Spule 6 in dem Hammerkopf 8 festgelegt Die Blattfedern 4 sind außerdem so angeordnet, daß sie den Eisenkern 5 nicht berühren. Die Enden der Blattfedern 4 sind gemäß der Darstellung in Fig.5 mittels eines Tragteils 3 ausgekragt und an eine Druckplatine 12 gelöst, um so von außen her die Stromzufuhr aufzunehmen.

Im Ruhezustand, d. h. wenn kein Drucken ausgeführt wird, wird der Eisenkern 5 in dem Hammerkopf 8 durch den Permanentmagneten 1 angezogen, um die Blattfedern 4 in einem beliebig gebogenen Zustand gemäß der Darstellung in F i g. 7 zu halten. Wenn zum Beginnen des Druckvorgangs der Spule 6 ein Drucksignal zugeführt wird, wird in dem Eisenkern 5 ein Magnetfeld erzeugt, das dem des Permanentmagneten 1 entgegenwirkt, um die Anziehungskraft des Permanentmagneten 1 zu kompensieren, so daß der Hammerkopf 8 von dem Permanentmagneten freikommt und infolge der in den Blattfedern 4 angesammelten Druckkraft hervorschnellt, um zum Drucken die (nicht dargestellte) Typentrommel anzuschlagen. Dabei kann an die Spule eine Spannung angelegt werden, die hoch genug ist, nicht nur die Anziehungskraft des Permanentmagneten 1 aufzuheben, sondern auch ein gegenpoliges resultierendes Magnetfeld zu erzeugen, das den Eisenkern 5 von dem Permanentmagneten 1 abstößt Nach Beendigung des Drucksignals verschwindet das der Anzie-

hungskraft des Permanentmagneten l entgegenwirkende Magnetfeld. Da aber der Eisenkern S in dem Hammerkopf 8 selbst in seiner Druckposition innerhalb des starken Magnetfeldes des Permanentmagneten 1 verbleibt, wird wieder durch den Permanentmagneten 1 angezogen und kehrt schnell in seine ursprüngliche Stellung zurück. Die Rückkehrgeschwindigkeit wird durch die Anziehungskraft des Permanentmagneten 1 und die Federkonstante der Blattfedern 4 bestimmt; da aber durch optimale Auslegung eine extrem schnelle und ruhige Rückkehr bewerkstelligt werden kann, ist es möglich, den Hammerkopf 8 zweimal während einer Umdrehung der mit hoher Geschwindigkeit rotierenden Typentrommel zu betreiben, was das gleichzeitige Drucken einer Ziffer und eines Kommas bzw. Dezimalpunkts durch einen derartigen Doppelanschlag erlaubt.

Zum Ausführen eines schnellen und sauberen Druckvorgangs muß die Druckenergie wirksam ausgenutzt werden; üblicherweise entspricht jedoch die Druckkraft der Blattfedern 4 nicht der Anziehungskraft des Permanentmagneten I₁ so daß der Wirkungsgrad einer derartigen Energieverwendung gering ist. Ferner übt der Permanentmagnet 1 auf den Eisenkern 5 eine gemäß der Darstellung in Fig.8 zum Quadrat des Abstands umgekehrt proportionale rückhaltende Kraft entsprechend der Kurve A aus, die den Hammerkopf 8 mit den Blattfedern 4 anzieht. Andererseits besitzt eine flache Blattfeder eine festgelegte Federkonstante, die in F i g. 8 durch eine gerade Linie B dargestellt ist. Damit der Permanentmagnet 1 den Hammerkopf 8 anzieht, besteht die zwingende Notwendigkeit, daß die Kurve A immer oberhalb der geraden Linie B liegt. Wie aus der graphischen Darstellung ersichtlich, ist der Unterschied zwischen der durch die Kurve A dargestellten Kraft und der durch die gerade Linie B dargestellten Kraft an einem Punkt K in dem zugelassenen Bereich S bis E der Federwirkung am kleinsten. Das bedeutet, daß sich das relative Kräfteverhältnis an einem Punkt auf halbem Wege ändert, wenn der Hammerkopf freigegeben oder angezogen wird, was zu verminderter Zuverlässigkeit bei der Durchführung der vollständigen Funktion des Druckers führt. Zur Lösung dieses Problems ist es notwendig, die gerade Linie B in eine Kurve umzuändern, wie sie bei Cdargestellt ist. Im Falle einer flachen Blattfeder ist jedoch die Federkonstante immer festgelegt und daher durch eine gerade Linie wie beispielsweise B ausgedrückt, wobei es unausweichlich ist, daß sich der kleinste Wert zwischen der geraden Linie und der Kurve befindet, sofern eine derartige gerade Linie gebildet ist Es ist daher eine empfehlenswerte Maßnahme, an dem Tragteil 3 ein gekrümmtes Teilstück 3a vorzusehen, so daß sich die Federkonstante mit der Verbiegungsrichtung verändert

Wenn bei dieser Anordnung der Hammerkopf 8 durch den Permanentmagneten 1 angezogen und an dem Punkt E angehalten wird, wird es durch eine derartige Änderung der Federkonstante möglich, den Unterschied zwischen A und C kleiner zu machen als den Unterschied zwischen A und B (oder in manchen Extremfällen diesen Unterschied gleich Null zu machen). Daraus ergibt sich eine Verminderung des Leistungsbedarfs des Elektromagneten bzw. Solenoids 7, wobei auch der Effekt einer besonders großen Beschleunigung des Hammerkopfs 8 auftritt Die Verringerung des Leistungsbedarfs des Elektromagneten erlaubt eine unabhängige Anordnung der Druckhämmer für jede Zeile, was eine beträchtliche Verminderung der Gesamtgröße des Geräts und ein schnelles Drucken ermöglicht. Wenn ferner beim Anziehen des Hammers die Anzugskraft des Magneten und die Federkonstante auf geeignete Werte eingestellt > sind, ist es möglich, den Hammerkopf zurückzubringen und anzuhalten, ohne daß irgendein Geräusch entsteht. Daher wird gemäß der Darstellung in F i g. 7 das gewölbte Teilstück 3a des Tragteils 3 so geformt, daß der Hammerkopf 8 angezogen und angehalten wird,

in ohne daß er mit dem Permanentmagneten 1 in Berührung kommt. Bei diesem Zustand gleicht die in Richtung der Typentrommel wirkende Kraft der Blattfedern 4 die Anziehungskraft des Permanentmagneten 1 aus, so daß der Unterschied zwischen diesen

ι ^r> Kräften gemäß der Darstellung bei Punkt fin F i g. 8 gleich Null ist. Gemäß der vorstehenden Beschreibung kann die Druckkraft der Blattfedern 4 bei diesem Zustand größer gemacht werden als die durch die gerade Linie B ausgedrückte Kraft, um so bei Betätigung des Hammerkopfs 8 dessen schnellstmögliche Trennung von dem Permanentmagneten 1 zu erreichen, so daß auf diese Weise ein schnelles gleichförmiges Drucken ermöglicht wird. Da ferner die Federkonstante durch das gewölbte Teilstück 3a so eingestellt ist, daß der Hammerkopf 8 bei seiner Rückkehr angehalten wird, ohne daß er den Permanentmagneten 1 berührt, kann eine extrem leise Rückkehrbewegung bewerkstelligt werden. Weiterhin ist es möglich, das Anschlaggeräusch zum Rückkehrzeitpunkt

)o dadurch zu dämmen, daß in den Zwischenraum zwischen dem Hammerkopf und dem Permanentmagneten eine permeable Gummiplatte als elastischer Teil 9 (beispielsweise aus Polytetrafluorethylen) eingesetzt wird oder daß der Permanentmagnet 1 aus einem

r> elastischen magnetischen Material wie beispielsweise Magnetgummi geformt wird. Ein derartiges Magnetgummi kann gemäß der Erläuterung in Verbindung mit Fig.3(d) und (e) zwischen die Permanentmagneten eingefügt werden.

4(i Fig.9 stellt ein Verfahren zur Herstellung eines Druckhammers gemäß der Erfindung dar. Zuerst werden die jeweils durch Aufwickeln einer Spule 6 auf einen Eisenkern 5 gebildeten Elektromagneten 7 in der der Ziffernstellenanzahl entsprechenden Anzahl vorbe-

■)"> reitet; dann werden gemäß der Darstellung in F i g. 9 (3) die in Paaren für jede Ziffernstelle ausgebildeten Blattfedern 4 alle gemeinsam gepreßt, wonach ein für alle Ziffernstellen gemeinsamer Biegeprozeß durchgeführt wird, um gemäß der Darstellung in Fig.9(4) eine vorbestimmte Kurve zu schaffen. Danach werden die beiden Zuleitungsenden der Spule des in Fig.9(2) dargestellten Elektromagneten durch Punktschweißen, Löten oder durch andere geeignete Maßnahmen mit dem entsprechenden Blattfederpaar elektrisch verbunden. Dieser Verbindungsvorgang kann für eine Ziffernstelle nach der anderen oder für alle Ziffernstellen gemeinsam durchgeführt werden. Dann werden die Hammerköpfe 8 mit jeweils einem Druckteilstück 8a und einem Abdeckteilstück Sb für den Elektromagneten

to 7 durch Spritzguß oder andere Gußarten aus Kunststoff oder ähnlichem Material geformt Diese Formung der Hammerköpfe kann auch für alle Ziffernstellen gleichzeitig durchgeführt werden. Wahlweise können auch die Kunststoffteilstücke 8ύ und 8a zuerst getrennt geformt und später verbunden werden.

Dann wird ein ebenfalls aus Kunststoff oder einem ähnlichen Material hergestellter Trageblock als Tragteil 3 durch Spritzguß oder ein anderes Verfahren mit den

Blattfedern 4 zu einem Ganzen vereint, so daß gemäß der Darstellung in F i g. 9 (7) die Druckhammeranordnung sicher gehaltert ist. Das kann durch Anwendung unterschiedlicher bekannter Kunstsioffgußtechniken wie Einsatzguß bewerkstelligt werden. Danach werden ^r> die Enden 4a und Ab der Blattfedern 4 abgeschnitten, wonach die Anschlußenden 4fder Blattfedern 4 gemäß der Darstellung in Fig.5 in die Federeinfahrlöcher 12a in der Druckplatine 12 eingeführt und dort verlotet werden, um damit den Herstellungsprozeß abzuschlieilen. Das zum Verändern der Federkonstante vorgesehene gekrümmte Teilstück 3a des Tragblocks 3 wird bei dem in F i g. 9 (7) dargestellten Schritt durch Kunststoffformung mit der gleichen vorbestimmten Krümmung für alle Ziffernstellen gebildet. Daher erübrigen sich ι j sowohl Gleichstellungen der Federkonstanten für die einzelnen Ziffernstellen als auch andere verschiedene Einstellungen für die Druckgeschwindigkeit, die Druckdichte usw. für die einzelnen Ziffernstellen. Für die Veränderung der Federkonstante können verschiedene Maßnahmen angewendet werden, von denen einige Beispiele in F i g. IC dargestellt sind.

Fig. 10(a) stellt ein Beispiel dar, bei dem ein gekrümmtes Teilstück 3b vorgesehen ist, das eine von dem des gekrümmten Teilstücks 3a der F i g. 3 2^r> verschiedene Krümmung aufweist. In diesem Fall ist der Änderungsgrad der Federkonstante größer als der durch die Kurve Cin F i g. 8 ausgedrückte.

Fig. 10(b) zeigt ein Beispiel, bei dem die Federkonstante durch Verdrehen eines exzentrischen Nockens 3c w verändert wird. Wenn in diesem Fall der exzentrische Nocken 3c die Blattfedern 4 an seinem Punkt M berührt, wird die Federkonstante auf einem mittleren Punkt verändert, wie es durch die ausgezogene Linie M in Fig. 10(b') dargestellt ist, während sich die Federkon- r> stante gemäß der Darstellung durch die gestrichelten Linien H oder L verändert, wenn der Nocken an seinen Punkten H bzw. L mit den Blattfedern 4 in Berührung ist

Auf diese Weise ist es also möglich, die Federkonstante auf einem mittleren Punkt dadurch zu ändern, daß die Länge des Federteilstücks geändert wird, das tatsächlich die Schwenkbewegung ausführt, so daß der optimale Aufbau, d. h. die optimale Einstellung der unterschiedlichen Bedingungen für die Druckenergie, die erforderli- ehe Druckgeschwindigkeit, den leisen Rückkehrhub usw, durch Verwendung dieser Federkonstantenänderungsvorrichtung bewerkstelligt werden kann.

Es ist ersichtlich, daß entsprechend unterschiedlichen Anforderungen die Federkonstante auch unter Einhai- w ten eines vorbestimmten Biegungs-Kraft-Verhältnisses gemäß der Darstellung durch die Kurve in F i g. 8 oder 10(a') oder durch die gerade Linie in Fig. 10(b') verändert werden kann. Die Fig. 10(c) und (c') zeigen ein Beispiel, bei dem keine Änderung der Federkonstante stattfindet

F i g. 11 ist eine perspektivische Gesamtansicht eines erfindungsgemäßen Druckers mit kleinen Abmessungen. Gemäß der Darstellung in der Zeichnung sind der Permanentmagnet 1, das Magnetjoch 2 und die t>o Hämmer 8 durch Einsetzgießen zu einer Gesamteinheit zusammengebaut Das entspricht dem Ziel, Einstellungen der Teile während des Zusammenbaus zu erübrigen.

Die aus dem Permanentmagneten 1, dem Magnetjoch 2 und den Hämmern 8 bestehende Hammereinheit ist in ihrer Lage durch die Seitenplatten 25 und 26 so befestigt, daß ein Druckpapier 13 zwischen der Hammereinheit und der Typenwalze 10 durchläuft Eine Farbwalze 11 ist in Berührung mit der Typentrommel 10 angeordnet, um die Trommel mit Farbe bzw. Tinte zu versorgen. Ferner ist eine Schutzplatte 27 gegen Farbflecken vorgesehen, die einer Abstand zwischen üci Typentrommel 10 und dem Druckpapier 13 erhält, so daß das Druckpapier nicht mit Farbe verschmutzt wird, wenn nicht gedruckt wild.

Wenn ein Druckbefehl gegeben wird und der Motor 14 betätigt wird, werden die Zahnräder 16,17,18 und 19 zum Drehen der Typentrommel 10 betrieben. Während dieses Betriebsvorgangs wird durch einen Detektor 15 ein Zeichenimpuls CAP erzeugt, wobei der Detektor 15 den Drehzustand des Zahnrads 17 ermittelt, welches die (in der Zeichnung dargestellter.) Markierungen 17a bis 17c trägt, die den betreffenden Typen auf der Typentrommel 10 entsprechen. Ferner wird mittels eines Detektors 20 der Drehzustand der Welle 21 ermittelt, um die Drehung der Typentrommel 10 zu steuern. Nach Beendigung des Druckvorgangs wird die Welle 21 mittels eines Hebels 24 und einer Klinke 23 verdreht, wobei diese Drehung der Welle 21 über ein Zahnrad 22 auf den (nicht dargestellten) Papierzuführmechanismus übertragen wird, damit das Papier um die Länge einer Ziffer fortbewegt wird, so daß die Bedienungsperson sofort nach Beendigung des Druckvorgangs den Druckvorgang direkt überprüfen kann.

F i g. 12 zeigt einen Druckvorgang, bei dem (maximal) drei der dreizehn nebeneinander angeordneten Hämmer HX bis //13 gleichzeitig bei jeder fünften Ziffernstelle betrieben werden. Wenn auf diese Weise die Hämmer 8 bei jeder fünften Ziffernstelle betrieben werden, ist es möglich, die Mindestanforderungen an Druckenergie sicherzustellen, selbst wenn die Antriebsspannung (bzw. der Antriebsstrom) für jede Ziffernstelle vermindert ist Dieses Merkmal wird nachstehend näher erläutert

Die graphische Darstellung in Fig.8 zeigt die Relation zwischen der Magnetkraft und der Größe des Eisenkerns. Es ist dabei anzumerken, daß bei Vergrößerung der Größe des Eisenkerns die magnetische Anzugskraft entsprechend ansteigt, so daß die Kurve A in der graphischen Darstellung allgemein ansteigt. Diese graphische Darstellung zeigt die Messung für nur einen Hammer, wobei die anderen Eisenkerne durch den Permanentmagneten angezogen sind, während die magnetische Anzugskraft stärker wird als bei dem Antrieb nur eines Hammers HT, wenn die magnetische Anzugskraft unter der Bedingung gemessen wird, daß zwei Hammer Hl und //8 gemäß Fig. 13 gleichzeitig angetrieben werden. Wenn daher bei der Hammerbetätigung nur ein Hammer allein betätigt werden kann, wobei die anderen Hammer ortsfest verbleiben und diese anderen Hammer erst nach Rückkehr des einen Hammers bewegt werden können, wird zum Schaffen einer gleichförmigen Druckqualität jegliche Umgleichheit der Druckkraft vermieden, da sich jeder der Hämmer unter den gleichen Zwischenbeziehungen der Kraft bewegt Gemäß diesem Funktionsschema ist die Anzahl der gleichzeitig bewegten Hämmer vermindert, wobei deshalb ein konstantes Kräfteverhältnis zum sauberen Drucken erhalten werden kann, wenn die gleichzeitig betriebenen Hämmer voneinander weit entfernt sind (wie beispielsweise um fünf Ziffernstellen), während der momentane Stromverbrauch vermindert wird. Die zum Drucken einer jeden Ziffernstelle erforderliche Spannung ist ebenfalls verringert In F i g. 13 ist ein Beispiel einer Typentrommel 10 dargestellt, die für dieses Hammerantriebssystem

geeignet ist. Wie der Zeichnung zu entnehmen ist, können gleichzeitig drei der Hammer betrieben werden, z. B. H3, H% und h 13, wobei diese Hammer im Abstand von fünf Ziffernstellen voneinander entfernt sind, so daß die vorstehend genannten Vorteile geschaffen werden können.

Hierzu 7 BIaIl Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Drucker mit einem Typenträger und gegen diesen drückbaren Druckhämmern, welche Hammerköpfe aufweisen, die an den Enden federnder Elemente angebracht sind, deren andere Enden an einer Grundplatte befestigt sind, mit einer ersten Magnetanordnung, die die Hammerköpfe unter Spannen der federnden Elemente in der Ruhestellung von dem Typenträger entfernt hält, und mit einer Elektromagnetanordnung für jeden Hammerkopf, die bei Erregung zur Durchführung des Druckvorgangs die Wirkung der ersten Magnetanordnung aufhebt, so daß der jeweilige Hammerkopf auf Grund der Elastizität des federnden Elements gegen den Typenträger vorschnellt, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Magnetanordnung (1) eine Permanentmagnetanordnung mit zur Seite der Druckhämmer (4,8) offenem Magnetkreis ist und daß die Elektromagnetanordnung (7) jeweils in den Hammerköpfen (8) angeordnet ist

2. Drucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die federnden Elemente (4) jeweils aus einem Paar von Metailstücken bestehen, die voneinander elektrisch isoliert sind und als elektrische Zuleitung für die Elektromagnetanordnung (7) dienen.

3. Drucker nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Permanentmagnetanordnung (1) und die Hammerköpfe (8) ein aus organischem Material bestehendes Blatt (9) eingesetzt ist.

4. Drucker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Typenträger (10) und die Hammerköpfe (8) aus organischem Material bestehen und daß der Typenträger die Form eines Zylinders besitzt, der mit Tinte versorgt wird.

5. Drucker nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnetanordnung (1) eine organische, magnetische Substanz (ic) enthält.

6. Drucker nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Typen auf dem Typenträger (10) so angeordnet sind, daß gleiche Typen verschiedener Spalten entsprechend den einzelnen Druckhämmern gegeneinander versetzt sind.

7. Drucker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Federsteifigkeit der federnden Elemente (4) in Ruhestellung der Druckhämmer größer als in deren Druckstellung ist.

8. Drucker nach den Ansprüchen 2 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit der Grundplatte starr verbundenes Teil (3a) vorhanden ist, mit dem die Metallstücke (4) im Verlauf der Bewegung aus der Druckstellung in die Ruhestellung in einer die Federsteifigkeit erhöhenden Weise in Eingriff treten.