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Druckknopf Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckkopf mit mindestens
einem Druckhammer, der sich in einer Längsrichtung hin- und herbewegen kann und
der ein Zeichen am Ende seiner Hinbewegung drucken kann, Mitteln die die Bewegung
des Druckhammers in der Längsrichtung ermöglichen und einem Gehäuse, das die Mittel
zur Bewegung des Druckhammers und diesen selbst umschließt.
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Druckköpfe mit Elektromagneten und Rückstellfedern, um einen Druckhammer
in einer Längsrichtung. hin- und herzubewegen sind bekannt. Bei diesen Druckköpfen
ist beispielsweise der Druckhammer leicht beweglich in den
Bewegungsmitteln
montiert, z.B. in der Bohrung eines Elektromagneten. Ein Nachteil dieser Art Druckköpfe
ist daher, daß sich die aufeinander gleitenden Oberflächen des Druckhammers und
der Bewegungsmittel durch die Reibung relativ schnell abnutzen. Dies reduziert die
Anzahl der möglichen Druckvorgänge des Druckkopfes erheblich. Solche Druckköpfe
sind daher nicht geeignet, um in Balkenkodedruckern für Briefe verwendet zu werden,
da diese eine große Anzahl von etwa 108 Druckvorgänoen ohne Fehler ausführen müssen.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen einfachen und zuverlässigen
Druckkopf anzugeben, der nicht die obigen Nachteile aufweist.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im Anspruch 1 angegebenen
Mitteln. Weiterbildungen können den Unteransprüchen entnommen werden.
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Ein derartiger Druckkopf ist besonders vorteilhaft in einem Seriendrucker
zum Drucken von aufeinander folgenden Zeichen mit einer hohen Geschwindigkeit zu
verwenden.
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In der Tat, die elastischen Mittel, an denen der Druckhammer befestigt
ist und die z.B. Federmittel sind, unterstützen die Längsbewegung des Druckhammers.
Diese Längsbewegungen werden z.B. durch ein magnetisches Feld von Elektromagneten
hervorgerufen, de Teil der Mittel für die Bewegung des Druckhammers sind. Auf diese
Weise werden die Zeitintervalle, in denen der Druckhammer die Längsbewegung macht,
minimiert.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Druckhammer
an seinem Druckende senkrecht an einer Blattfeder befestigt, die am Gehäuse montiert
ist, und an seinem anderen Ende senkrecht in der Mitte einer runden Scheibe befestigt.
Die runde Scheibe kann sich in einem Luftspalt bewegen, der durch zwei koaxial montierte
Topfkerne von zwei Elektromagnete geformt wird. In den mittleren Bohrungen dieser
koaxial montierten Topfkerne kann sich der Druckhammer in der Längsrichtung ohne
Reibung unter dem Einfluß des magnetischen Feldes der Elektromagnete hin- und herbewegen,
wobei die Bewegung in ihrer ersten Hälfte durch die Spannung der Blattfeder unterstützt
wird.
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Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es zeigen: Fig.1 einen Schnitt durch einen Druckkopf entlang der
Linie I - I in Fig.2; Fig.2 eine Ansicht des Druckkopfes gemäß Fig.1 in Richtung
des Pfeiles F und Fig.3 ein Zeitdiagramm des Arbeitsablaufes des Druckkopfes.
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Der in Fig. und 2 dargestellte Druckkopf ist Teil eines Drucksystems,
das seriell einen Balkenkode auf Briefe und Dokumente drucken kann. Das zugehörige
Band und der Mechanismus zum Führen der Briefe oder Dokumente, die Teil des Drucksystemes
sind,
werden nicht gezeigt, da diese Teile für die Erfindung nicht wichtig sind. Ein ähnliches
Band und ein Mechanismus zum Führen von Briefen ist im australischen Patent Nr.
276 817 beschrieben.
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Der Druckkopf enthält ein Gehäuse 1 mit Klemmitteln, Elektromagnete
3 und 3' und einen Mechanismus für einen Druckhammer 4.
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Das vordere Teil des Gehäuses 1 enthält ein topfförmiges Teil 11 und
einen inneren Ring 18 aus Nylon. Das topfförmige Teil 11 ist in der Mitte mit einem
Loch 12, drei ausgekehlten Löchern 13, die um 1200 voneinander versetzt sind, vier
Löchern 14 (Fig.2), durch welche Schrauben 15 gesteckt werden und die voneinander
um 900 versetzt sind und zwei ebenen Seitenflächen 19 und 19', die je zwei Gewindelöcher
17 haben, versehen.
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Das hintere Teil des Gehäuses 1 enthält ein becherförmiges Teil 11',
ein zylindrisches Teil 16 und einen inneren Ring 18' aus Nylon. Die Ringe 18 und
18' weisen je eine Schulter 20 bzw. 20' am Umfang ihrer inneren Seite auf.
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Das becherförmige Teil 11' ist mit drei Gewindelöchern 13', die voneinander
um 1200 versetzt sind, und vier Löchern 14' für Schrauben 15', die voneinander um
900 versetzt sind, versehen.
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Ein äußerer Ring 21 weist einen Flansch 22, vier Gewindelöcher (nicht
gezeigt) und zwei Ohren 23 und 23', die mit
Befestigungslöcher 24
bzw. 24' versehen sind, auf. Die Schrauben 15 und 15' sind in die vier Gewindelöcher
im äußeren Ring eingeschraubt, um das vordere mit dem hinteren Teil des Gehäuses
zu verbinden. Die Ohren 23 und 23' mit den Befestigungslöchern 24 und 24' werden
gebraucht, um den Druckkopf an dem Chassis (nicht gezeigt) des Drucksystems zu befestigen.
Der Flansch 22 bestimmt einen Luftspalt 26, in dem eine runde Scheibe 42 sich bewegten
kann, wie es unten näher beschrieben wird.
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Die Elektromagnete 3 und 3' enthalten je einen identischen Topfkern
30 und 30', die je eine Schulter 31 und 311 am Umfang aufweisen, drei Gewindelöcher
32 und je eine Bohrung 38 bzw. 38' in der Mitte. Diese Topfkerne 30 und 30' passen
in die inneren Ringe 18 bzw. 18', wie dargestellt, und sind am bDpfförmigen Teil
11 bzw. am becherförmigen Teil 11' durch Schrauben 33 befestigt. Auf diese Weise
wird die Schulter 20 des Ringes 18 gegen die Schulter 31 des Topfkernes 30 gedrückt,
wenn die Schrauben 33 durch die Löcher 13 in die Gewindelöcher 32 geschraubt werden.
Ebenso drückt die Schulter 20' gegen die Schulter 31', wenn der Topfkern 30' an
das becherförmige Teil 11' geschraubt wird.
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Auf diese Art wird der Ring 18', der Topfkern 30', das zylindrische
Teil 16 und das becherförmige Teil 11' miteinander verbunden.
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Die Wicklungen 34 und 34' werden an ihren Platzen durch Dichtungsringe
35, 35', die in den Nuten 36 bzw. 36' untergebracht sind, gehalten. Die äußeren
Anschlüsse (nicht gezeigt) der Wicklungen 34, 34' führen je durch
einen
radialen Schlitz (nicht dargestellt) im Topfkern 30 bzw. 30' und laufen dann weiter
durch eine öffnung (nicht gezeigt) im topfförmigen Teil 11 bzw. im zylindrischen
Teil 16 des Gehäuses. Die radialen Schlitze in den Topfkernen verhindern Wirbelströme
in denselben.
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Der Mechanismus für einen Druckhammer 4 enthält die schon erwähnte
runde Scheibe 42, die durch eine Schraube 43 an das Ende einer Nylonstange 41 geschraubt
ist, und eine Druckspitze 44, die an das andere Ende der Nylonstange 41 angeschraubt
ist. Diese Druckspitze 44 befestigt gleichzeitig eine Blattfeder 45 an die Nylonstange
41. Diese Blattfeder 45 weist ein quadratisches Loch 46 (Fig.2) auf, in dem ein
quadratisches Teil 47 der Druckspitze 44 sitzt.
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Auf diese Weise ist die Druckspitze 44, die Nylonstange 41 und die
runde Scheibe 42 starr mit der Blattfeder 45 verbunden. Die Blattfeder 45 ist durch
Schrauben 48 an dem topfförmigen Teil 11 des Gehäuses 1 befestigt.
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Die Schraubenlöcher 49 in der Blattfeder 45 sind größer als der Durchmesser
der Schrauben 48, so daß es möglich ist, die Lage der Nylonstange 41 (der Druckhammerstanae)
zu justieren, so daß sie axial in den mittleren Bohrungen 38, 38' der Topfkerne
30, 30' verläuft und dadurch die runde scheibe 42 in der Mitte des Luftspaltes 26
liegt.
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Nachfolgend wird der Mechanismus des Druckhammers 4 einschließlich
der Druckspitze 44 und der Nylonstange 41 der Druckhammer 41, 44 genannt und die
Lage dieses Druckhammers entsprechend der mittleren Lage der runden Scheibe 42 im
Luftspalt 26 heißt die Ruhelage des Druckhammers 41, 44.
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Anhand der Fig.1 und 3 wird nachstehend die Arbeitsweise des Druckkopfes
näher erklärt.
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In Fig.3 sind die Amperewindungen A 34 und A 34' entsprechend den
Wicklungen 34 und 34' und die Lage P der runden Scheibe 42 im Luftspalt 26 in Abhängigkeit
von der Zeit t dargestellt. Hierbei werden zwei Fälle betrachtet: die ausgezogenen
Linien gehören zu dem Fall, bei dem ein Kode aus normalen aufeinanderfolgenden Balken
gedruckt wird, während die unterbrochenen Linien zu einem Fall gehören, bei dem
alternativ ein Balken gedruckt und einer ausgelassen wird. Im ersten Fall fließt
der Strom durch die Wicklungen 34 und 34' und er wird unterbrochen entsprechend
der Zeitintervalle t1 und t2. Es ist eine Zeitdifferenz t3 zwischen den Amperewindungen
33d 1 und P 34, wie dargestellt, vorhanden.
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Im zweiten Fall fließt der Strom in der Wicklung 34 und er wird unterbrochen
wie im ersten Fall, während in der Wicklung 34' der Strom in einem Zeitintervall
von 2tl + t2 fließt und während eines Zeitintervalls von t2 unterbrochen ist; Es
ist offensichtlich, daß der Verlauf der tatsächlichen Amperewindungen leicht von
den gezeigten theoretischen Verläufen differieren. In der Tat, wenn im eingeschwungenen
Zustand der Elektromagnete 3 und 3' der Strom ein- oder abgeschaltet wird, dann
braucht der Strom eine kleine Verzögerungszeit um sein Maximum bzw. den Nullwert
zu erreichen. Es ist auch einleuchtend, daß der Schlag des Druckhammers im wesentlichen
gleich der Breite a des Luftspaltes 26 ist, der durch die Dicke des Flansches 22
bestimmt wird.
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Es wird angenommen, daß zu Beginn der Druckhammer 41, 44 in seiner
oben beschriebenen Ruhe lage ist und daß nur in der Wicklung 34' ein Stromfluß möglich
ist. Die runde Scheibe 42 wird durch den Elektromagneten 3' angezogen, bis sie gegen
den inneren Ring 18' stößt. Dadurch ist die runde Scheibe 42 und der Druckhammer
41, 44 in die hintere Stellung gebracht worden. Während dieser schlaaartigen Längsbewegung
des Druckhammers in Richtung des Pfeiles F wird die Blattfeder 45 gespannt. Der
Druckhammer 41, 44 und die runde Scheibe 42 verbleiben so lange in der hinteren
Stellung, wie der Elektromagnet 3' eingeschaltet ist, sogar wenn ein Strom durch
die Wicklung 34 fließt. Wenn dann der Stromfluß durch die Wicklung 34' unterbrochen
wird, während der Stromfluß in der Wicklung 34 aufrechterhalten bleibt, bewegt sich
der Druckhamrner 41, 4 und die runde Scheibe 42 schnell in die entgeqengesetzte
Wichtung des Pfeiles F von der hinteren Stellung in die vordere Stellung, wobei
die runde Scheibe 42 am Ende ihrer Bewegung gegen den inneren Ring 18 schlägt.
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Die schlagartige Bewegung des Druckhammers 41, 44 wird in der ersten
Hälfte des Weges durch die gespannte Blattfeder 45 unterstützt, während in der zweiten
Hälfte des Weges die runde Scheibe 42 schnell gegen den Elektromagneten 3 gezogen
wird, ungeachtet der nun entgeaengesetzten Kraft der Blattfeder 45, die während
der zweiten Weghälfte gespannt wird. In der Tat, diese entgegengesetzte Kraft der
Blattfeder 45 ändert sich linear mit dem zurückgelegten Weg der zweiten Weghälfte
des Druckhammers, während die magnetische Anzugskraft umgekehrt proportional zum
Quadrat dieses Weges ist. Wenn jetzt,
wie in Fig.3 gezeigt, der
Stromfluß in der Wicklung 34 unterbrochen wird, dann bewegt sich der Druckhammer
schnell in die Richtung des Pfeiles F, wie es schon für die gegenläufige Bewegung
beschrieben wurde. Die Hin- und Herbewegung des Druckhammers 41, 44 und der runden
Scheibe 42 wird solange in der oben beschriebenen Weise forqesetzt, wie der Strom
entsprechend dem Diagramm in Fig.3 durch die Wicklungen 34 und 34' fließen kann.
Es sei angemerkt, daß ohne die Blattfeder 45 die Nylonstange 41 des Druckhammers
unbedingt geführt werden müßte. Mehr noch, die Bewegung des Druckhammers würde noch
langsamer als die oben angegebenen Verzögerungszeiten sein, die vom An- und Abschalten
der Ströme durch die Wicklungen 34 und 34' stammen.
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In der Tat, das verschwindende nagnetische Feld tendiert dazu, die
runde Scheibe 42 solange an dem Elektromagneten zu halten, in dem der Stromfluß
unterbrochen wurde, bis der Strom einen bestimmten Wert unterschritten hat. Jedesmal
wenn der Druckhammer am Ende seines Weges in der vorderen Stellung anschlägt, wird
ein Balken gedruckt. Im durch die ausgezogenen Linien dargestellten Fall wird ein
Balkenkode gedruckt, der aus regulären aufeinanderfolgenden Balken besteht, während
im durch die unterbrochenen Linien dargestellten Fall alternativ ein Balken gedruckt
wird und einer ausgelassen wird.
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6 Ansprüche 2 Bl.Zeichnunaen