DE2812333C2 - Antriebs- und Bremssystem für eine elektronische Prägemaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Antriebs und Bremssystem für eine elektronische Prägemaschine mit einer die Prägetypen tragenden Typentrommel, der ein die Typentrommel in Prägeposition drehender Antriebsmotor und eine die Typentrommel in der Prägeposition festlegende Scheibenbremse zugeordnet sind, deren Bremsscheibe auf der Typentrommelwelle sitzt und eine an ihrem Umfang angreifende elektromagnetische Bremseinrichtung aufweist.

Eine derartige Einrichtung ist bereits bekannt (deutsche Patentschrift 10 91 128). Mit der elektromagnetischen Scheibenbremse läßt sich die Typentrommel auch aus hohen Umlaufgeschwindigkeiten beim Erreichen der Sollposition zuverlässig in kürzester Zeit abbremsen. Das ermöglicht hohe Arbeitsgeschwindigkeiten beim Einstellvorgang und damit eine Verminderung der Einstellzeit. Zugleich ergibt sich im praktischen Betrieb eine geräuscharme Abbremsung der Typentrommel durch die elektromagnetische Scheibenbremse. Die bekannte Einrichtung ist jedoch noch verbesserungsfähig: Bei ihr wird die Ankopplung der Trommelwelle an den Antriebsmotor durch Einrückelektromag- nete hergestellt bzw. aufgelöst Das erschien notwendig, um die eingesetzte elektromagnetische Scheibenbremse überhaupt voll zur Wirkung kommen zu lassen. Es stellt aber eine erhebliche Erschwernis der Steuerung dar. Überdies gehen Steuerzeiten beim Abbremsen und insbesondere beim Wiederanlaufen der Typentrommel verloren.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, die eingangs genannte bekannte Einrichtung so auszugestalten, daß ίο die Arbeitsgeschwindigkeit bei vereinfachter Steuerung weiter erhöht werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst Zweckmäßige Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Man erkennt daß die besondere Ausbildung hier besonders günstig gewählt ist: Durch die Reibungskupplung zwischen Antriebsmotor und Typentrommel wird dafür gesorgt daß das Antriebsmoment des Motors ohne Schlupf auf die Typentrommel übertragen wird. Damit ist für schnelles Arbeiten gesorgt Andererseits wird bei der Abbremsung das von der Reibungskupplung übertragbare Drehmoment überschritten. Die Reibungskupplung rutscht so durch, ohne daß die Antriebsverbindung aufgelöst werden muß. Sobald die Bremswirkung über die Scheibenbremse beendet ist, wird somit die Antriebskraftübertragung auf die Typentrommel auch von der Reibungskupplung wieder weitergegeben. Hierzu gehört daß auch in den Weg des Kraftflusses zwischen Typentrommel und Scheibenbremse, also in die Typentrommelwelle eine elastische Verbindung in Form einer elastischen Kupplung mit starker Eigendämpfung eingebaut ist Hierdurch wird die Maximalkraft der Typentrommel auf die Scheibenbremse zunächst in ihrer Wirkung reduziert Insgesamt wird durch die Kombination der elastischen Kupplung in der Typentrommelwelle mit der Reibungskupplung im Antriebskraftfluß für die Typentrommel ein zuverlässig wirksames Funktionsverhalten erzielt das die Vorteile der Anwendung der Scheibenbremse erst voll zur Geltung bringt.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht und zwar zeigt

F i g. 1 schematisch eine Ausführungsform des Antriebs und Bremssystems für eine elektronische Prägemaschine mit Typentrommel nach dem Prinzip der Erfindung,

Fig.2 teilweise aufgerissen und im Schnitt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der zwischen Typentrommel und Bremsscheibe der Scheibenbremse eingeschalteten elastischen Kupplung,

Fig.3 eine Endansicht der Ausführungsform von Fig. 2,

Fig.4 die Kennlinie einer derartigen elastischen Kupplung und

Fig.5 eine Ausführungsform der Bremseinrichtung für die Scheibenbremse.

F i g. 1 zeigt eine Typentrommel 10 einer Prägemaschine mit einer Typentrommelwelle 11. Der Antrieb der Typentrommel 10 erfolgt über einen Antriebsmotor 12 und zwei Vorgelege 13, 13', 13", 13'". Durch die Vorgelege wird die Drehzahl des als Antriebsmotor 12 dienenden Elektromotors in einem Verhältnis von etwa 1 :10 untersetzt, da Elektromotoren nur bei relativ hohen Drehzahlen einen günstigen Wirkungsgrad aufweisen.

Die hohe Untersetzung hat zur Folge, daß das Trägheitsmoment des Motorankers mit dem Quadrat

des Untersetzungsverhältnisses vervielfacht an der Typentrommelwelle 11 wirksam wird. Das stellt beim Anhalten der Typentrommel bei Erreichen der Prägeposition eine erhebliche Erschwerung der Abbremsung dar und verlängert die Anhaltezeit bzw. den Anhalteweg. Eine entsprechende Reduzierung der Typentrommeldrehzahl würde aber wieder die Arbeitsgeschwindigkeit beim Einstellvorgang vermindern.

Es ist deshalb in die Kraftübertragung von Antriebsmotor 12 auf die Typentrommel 10 über die Vorgelege 13,13', 13", 13'" eine Reibungskupplung 14 eingeschaltet, die 'to der Figur ebenfalls nur schematisch angedeutet ist Die Reibungskupplung wird auf ein Übertragungsmoment eingestellt, das nur geringfügig über dem Maximalmoment des Antriebsmotors 12 liegt ' Beim Abbremsen der Typentrommel baut so der Antriebsmotor 12 einen erheblichen Anteil seiner kinetischen Energie in der Reibungskupplung ab. Das an der Typentrommelwelle 11 wirksam werdende Trägheitsmoment des Antriebsmotors, das in der Praxis etwa die Größenordnung des Trägheitsmoments der Typentrommel erreichen kann, bewirkt somit an der Typentrommelwelle nicht mehr eine Verdopplung der abzubremsenden kinetischen Energie. Das von der Reibungskupplung 14 auf die Typentrommelwelle 11 vom Antriebsmotor 12 her übertragbare konstante Moment macht vielmehr nur noch ;twa 10% des beim Anhalten der Typentrommel 10 in der Prägeposition erforderlichen Bremsmomentes aus, das durch die elektromagnetische Bremse aufzubringen ist Man kann deshalb den Antriebsmotor 12 und die Typentrommel 10 ohne Nachteile für die Anhaltezeit mit erheblichen Drehzahlen laufen lassen.

Das Bremssystem besteht aus einer auf die in der Figur gezeigte Weise auf die Typentrommelwelle aufgesetzten Bremsscheibe 15 und einer an deren Randbereich auf beide Oberflächen elektromagnetisch wirkenden Bremseinrichtung 16, die unten noch näher beschrieben wird. Die Bremsscheibe 15 und die Bremseinrichtung 16 bilden zusammen eine Scheibenbremse. Neben der Bremsscheibe 15 sitzt auf der Typentrommelwelle 11 eine Steuerscheibe 17. Diese ist mit Informationen über die jeweilige Lage der Typentrommel 10 versehen und wird durch eine Lichtschranke 18 abgetastet die ihrerseits die Bremseinrichtung 16 ansteuert Nach dem Einschalten des Antriebsmotors 12 dreht sich die Typentrommel 10 so lange, bis die Steuerung bekannter Art (DEOS 25 18 590) an der Lichtschranke 18 erkennt daß die zum Prägen ausgewählte Type in der Prägeposition angelangt ist Damit wird ein elektrischer Impuls sehr hoher Leistung, wie er sich beispielsweise durch eine Kondensatorentladung mit ca. 50 bis lOOfacher Nennspannung der Spule erhalten läßt der Bremseinrichtung 16 zugeführt. «

Hierdurch wird an der Scheibenbremse die Bremsscheibe 15 in ca. 1,5 msek zum Stillstand gebracht. Die Typentrommel 10 kann aufgrund der zwischen Scheibenbremse und die Typentrommel selbst in die Typentrommelwelle 11 eingeschalteten elastischen Kupplung 19, die unten noch näher erläutert wird, noch ein bis zwei stark gedämpfte Überschwingungen mit hoher Eigenfrequenz machen und kommt dann zum Stillstand.

Gleichzeitig mit dem an die Bremseinrichtung 16 gegebenen Impuls wird die EintourenKupplung 43 des in F i g. 1 schematisch angedeuteten Prägeantriebs 44 ausgelöst. Mit dem Prägeantrieb wird die mit diesem gekuppelte Steuerkurve 20 derart betätigt daß eine Verriegelungsklinke 21 unter Wirkung einer Zugfeder 22 in den Zahnzwischenraum des auf der Typentrommelwelle 11 sitzenden letzten Zahnrades der Vorgelege einfällt und damit der Typentrommel 10 die genaue Prägeposition aufzwingt

Durch die Zwischenschaltung der elastischen Kupplung 19 mit möglichst großer Eigendämpfung zwischen Typentrommel 10 und Scheibenbremse tritt eine weitere Verringerung des Bremsmomentes auf, wobei die Eigenfrequenz des schwingungsfäbigen Systems so gewählt wird, daß Pendelschwingungen des in F i g. 1 links von der elastischen Kupplung 19 liegenden Teils bereits praktisch abgeklungen sind, wenn die Verriegelungsklinke 21 einfällt Fig.2 und 3 lassen eine Möglichkeit für den Aufbau der elastischen Kupplung erkennen. Mit der Typentrommelwelle 11 ist ein Mitnehmer 23 starr verbunden. Der Mitnehmer 23 weist zwei radial abstehende kreissegmentförmige Ansätze 24,24'auf.

Die Bremsscheibe 15 ist ihrerseits mit einem Zylinder 25 verbunden, der aus zwei Paaren einander diametral gegenüberstehender, etwa in Form eines Tatzenkreuzes angeordneter Nasen mit jeweils in die Zwischenräume gesetzten Pufferkörpern besteht Das eine Paar einander diametral gegenüberstehender Nasen 26, 26' ist durchgehend, also massiv ausgebildet Das zweite Paar einander diametral gegenüberstehender Nasen 27, 27' weist kreissegmentförmige Schlitze 28, 28' auf. In diese Schlitze der geschlitzten Nasen 27, 27' sind mit Spiel die Ansätze 24, 24' des Mitnehmers 23 aufgenommen. Die Schlitze 28,28' liegen somit in einer Ebene, auf der die Achse der Typentrommelwelle 11 senkrecht steht Alles nähere ist den Figuren zu entnehmen.

In die Zwischenräume zwischen die tatzenkreuzartig angeordneten Nasen 26, 26' bzw. 27, 27' sind Pufferkörper 29 aus elastischem Material unter Vorspannung eingepreßt. Hierfür erhalten die Pufferkörper ein entsprechendes Übermaß. Weiter sind zur Verbesserung der Kraftübertragung zwischen den Ansätzen 24, 24' und den Schlitzen 28, 28' der geschlitzten Nasen 27, 27' auf die den Ansätzen 24, 24' zugekehrten Seiten der Pufferkörper 29 Metallplatten 30 geklebt. Diese erbringen eine Verringerung der Flächenpressung und verhindern, daß sich die Ansätze messerartig in das elastische Material der Pufferkörper 29 einarbeiten.

Fig.4 zeigt die Kennlinie einer solchen elastischen Kupplung. Trotz der Verwendung von Elastomeren mit sehr hoher innerer Reibung, d. h. starker Hysterese, zwischen Belastung und Entlastung ergibt sich eine sehr korrekte Ruhe oder Nuliage der Kupplung und gleichzeitig ein merkbarer Abbau von kinetischer Energie. Dieser führt wieder zur Entlastung der Scheibenbremse.

Die Scheibenbremse besteht aus der Bremsscheibe 15 und der elektromagnetischen Bremseinrichtung 16. Die Bremsscheibe 15 ist zweckmäßig sehr dünn, besteht aus Stahl, weist überdies Aussparungen 15' auf, um ihre Steifigkeit in axialer Richtung möglichst klein zu machen.

Die elektromagnetische Bremseinrichtung 16 besteht aus einem am nicht dargestellten Maschinengehäuse raumfest montierten, beispielsweise Eförmigen Träger 31, mit drei waagrechten Schenkeln, nämlich einem oberen Schenkel 32, einem mittleren Schenkel 33 und einem unteren Schenkel 34. Von diesen trägt der obere

Schenkel 32 auf der der Bremsscheibe 15 zugekehrten unteren Oberfläche den oberen Bremsbelag 35. Der mittlere Schenkel 33 trägt einen Elektromagneten 36 und weist überdies Lager 37 für eine Parallelführung auf, die aus Stangen 38 besteht die den gegenüber dem Elektromagneten 36 angeordneten plattenförmigen Anker 39 mit einer Druckplatte 40 verbinden, die auf ihrer der Bremsscheibe zugewandten Oberseite den unteren Bremsbelag 35' trägt. Die Druckplatte 40 ist somit im Raum zwischen dem oberen und dem mittleren Schenkel 32 bzw. 33 unter der zwischen diese eingreifenden Bremsscheibe 15 angeordnet und in einer Richtung senkrecht zur Fläche der Bremsscheibe bzw. parallel zur Typentrommelwelle 11 zusammen mit dem Anker 39 beweglich. Der Anker 39 sitzt seinerseits im Raum zwischen dem mittleren und dem unteren Schenkel 33 bzw. 34 unterhalb des vom mittleren Schenkel 33 nach unten vorstehenden Elektromagneten 36 vor diesem. Getragen wird er von zwei Druckfedern

41, 4Γ, die zwischen den Anker 39 und Stellschrauben

42, 42' eingesetzt sind, die den unteren Schenkel 34 ebenfalls parallel zur Typentrommelwelle 11 durchsetzen.

Der Träger 31 ist im Maschinengehäuse gelagert und so justiert, daß der obere Bremsbelag 35 mit geringem Druck an der Bremsscheibe 15 schleift Danach wird mit Hilfe der Stellschrauben 42, 42' über die Druckfedern 41,41' der Anker 39 so angehoben, daß auch der untere Bremsbelag 35' mit geringem Druck an der Bremsscheibe 15 schleift Beide Bremsbeläge 35 und 35' berühren somit nunmehr die Bremsscheibe 15 unter geringem Druck. Die dadurch hervorgerufene geringfügige

Dauerbremsung der Typentrommel kann in der Praxis vernachlässigt werden.

Mit der Einstellung der Stellschrauben 42, 42' wird gleichzeitig der Anker 39 so nahe an den Elektromagneten 36 herangebracht, daß nur noch ein Luftspalt in der Größenordnung von 0,5 mm oder kleiner verbleibt. Da sich somit der Anker 39 bereits unmittelbar vor der Magnetspule befindet, bewegt er sich beim Eintreffen des Bremsimpulses nahezu nicht mehr und verursacht deshalb auch keine Schlaggeräusche. Die verbleibende geringe Bewegungsamplitude reicht jedoch aus, um den Druck der Bremsbeläge 35,35' auf die Bremsscheibe 15 zu vervielfachen und die Bremswirkung zu erreichen.

Der Abstand des Ankers 39 von der Druckplatte 40 kann gegebenenfalls durch Veränderung der Länge der Stangen 38 so eingestellt werden, daß zuverlässig gleichzeitig die leichte Anlage des Bremsbelags 35' an der Bremsscheibe 15 und die Anordnung des Ankers 39 unmittelbar vor dem Elektromagneten 36 sichergestellt ist.

Es ist also eine sehr hohe Drehzahl der Typentrommel 10 und damit eine entsprechend hohe Einstellgeschwindigkeit möglich, ohne daß die genaue Prägeposition gefährdet ist. Durch die Verwendung der leistungsfähigen Scheibenbremse aus Bremsscheibe 15 und Bremseinrichtung 16 ist vielmehr auch aus hohen Drehzahlen ein rasches Abbremsen in die Prägeposition sichergestellt. Der Vorgang wird durch die Reibungskupplung 14 und die elastische Kupplung 19 noch unterstützt. Die Geräuschbelastung ist bei der gewählten Art des Antriebsund Bremssystems gering.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Antriebs und Bremssystem für eine elektronische Prägemaschine mit einer die Prägetypen tragenden Typentrommel, der ein die Typentrommel in Prägeposition drehender Antriebsmotor und eine die Typentrommel in der Prägeposition festlegende Scheibenbremse zugeordnet sind, deren Bremsscheibe auf der Typentrommelwelle sitzt und eine an ihrem Umfang angreifende elektromagnetische Bremseinrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß einerseits zwischen die Bremsscheibe (15) und die Typentrommel (10) in die Typentrommelwelle (11) eine vorgespannte elastische Kupplung (19) mit starker Eigendämpfung eingesetzt ist, und andererseits in das zwischen Antriebsmotor (12) und Typentrommel (10) eingeschaltete Vorgelege (13, 13', 13", 13'") eine Reibungskupplung (14) zwischengeschaltet ist

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Typentrommelwelle (11) einerseits und mit der Bremsscheibe (15) verbundene Teile der elastischen Kupplung (19) andererseits Pufferkörper (29) aus elastischem Material eingesetzt sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Bremsscheibe (15) ein Zylinderkörper (25) aus vier einander paarweise gegenüberliegenden, kreissektorförmigen Nasen (26,26' bzw. 27,27') befestigt ist, von denen ein Paar (27, 27') in einer zur Typentrommelwelle (11) senkrechten Ebene Schlitze (28, 28') aufweist, in denen ein mit der Typentrommelwelle festverbundener Mitnehmer (23, 24, 24') gelagert ist, und daß in die zwischen den Nasen verbleibenden kreissegmentförmigen Zwischenräume die elastischen Pufferkörper (29) in Preßsitz eingesetzt sind.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungskupplung (14) auf ein geringfügig über dem Maximalmoment des Antriebsmotors (12) liegendes Übertragungsmoment eingestellt ist.