DE3116402C2 - Rückprallarmes Tauchankermagnetsystem - Google Patents

Abstract

Bei dem in einer Typendruckeinrichtung verwendeten Tauch ankermagnetsystem sind die für die axiale Vortriebskraft (KA) des Ankers (AK) im wesentlichen wirksamen Bereiche des stationären Joches (J) und des Antriebsteiles des Ankers (AK) geometrisch derart ausgestaltet, daß der Kurvenverlauf der bei aktiviertem Magnetsystem auf den Antriebsteil wirkenden axialen Vortriebskraft (KA) in Abhängigkeit vom Weg des Ankers vom Anschlag bis zur Abdruckstelle (XA) mindestens zwei Maxima (M1, M2) mit einem stetig verlaufenden Zwischenbereich (ZB) aufweist. In diesem Zwischenbereich wird der Anker bei seiner Rückkehr in die Ausgangslage über einen Bremsimpuls abgebremst.

Description

Die Erfindung betrifft ein Tauchankermagnetsystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches I.

Tauchankermagnetsysteme als Antriebsvorrichtung für den Druckhammer in Typendruckeinrichtungen oder die Drucknadeln in Mosaikdruckeinrichtungen mi sind in der Drucktechnik allgemein bekannt und mit Erfolg zur Anwendung gelangt, So wird in der DE-OS 39 024 ein derartiges Tauchankermagnetsystem für eine Typendruckeinrichtung beschrieben.

Werden Tauchankermagnetsysteme in Anschlagdruk- ·>"· kern verwendet, so hängt die maximal erreichbare Druckgeschwindigkeit im wesentlichen einerseits von der erreichbaren Aufschlaggeschwindigkeit des Druckhammers, andererseits davon ab, wie schnell es gelingt, den als Anker des Magnetsystems ausgebildeten Druckhammer nach erfolgtem Abdruck prellfrei in seine Ausgangslage zurückzubringen.

Die mit dem Anker eines Druckankermagnetsystems erreichbare Geschwindigkeit hängt weiters wesentlich von der Stärke des mit der Erregerspule erzeugten Magnetfeldes ab. Wird das Druckankermagnetsystem als Antriebsvorrichtung für den Druckhammer auf einem zeilenweise sich entlang einem Aufzeichnungsträger bewegenden Sciireibwagen einer Druckeinrichtung verwendet, so sind den geometrischen Ausmaßen aus kühltechnischen und aus Gewichtsgründen Grenzen gesetzt.

Bei Klappankermagnetsystemen ist es aus der DE-OS 29 33 616 bei einer Dämpfungsvorrichtung für den ilektromotorischen Antrieb des Druckhammers in einer Druckhammeranordnung bekannt, das Magnetsystem über eine den Erregeirstrom der Magnetspule ansteuernde Schaltungsartordnung anzusteuern. Nach Beschleunigung des Ankerhebels mit zugehörigem Druckhammer wird der Erregerstrom auf einen wesentlich geringer dimensionierten Haitestrom zurückgeschaltet, wobei nach erfolgtem Abdruck durch erneute Betätigung des Magnetsystems der Hammer abgebremst wird.

Die Rückkehrgeschwindigkeit des Ankers nach erfolgtem Abdruck im Tauchankermagnetsystem und damit die Zeit, die vergeht, bis das Tauchankermagnetsystem erneut aktiviert werden kann, hängt stark von der Dämpfung ab, die der Druckhammer am Aufzeichnungsträger erfährt.

Der Dämpfungsgrad ist dabei u. a. stark von der Anzahl der verwendeten Nutzen beim Druckvorgang abhängig.

In der US-PS 40 04 505 wird ein elektromagnetischer Antriebsmechanismus für einen Drucker beschrieben. Dieser Antriebsmechanismus besteht aus einem U-förmigen Magneten und einem gegenüber diesem Magneten angeordneten den Druckhammer tragenden Antriebsteil, das zum Abdruck senkreh: zu der Lage des U-förmigen Magneten verschoben wird und dadurch den Magnetkreis schließt. Das antriebsteil und der U-förmige Magnet können mit gegenseitig zusammenwirkenden Ausnehmungen versehen sein, die der Vergleichmäßigung des Kraftverlaufes bei der Bewegung des Antriebselememtes dienen.

Im IBM Technical Disclosure Bull., Vol. 19, Nr. 6 vom Nov. 76, Seite 2036 wird ein Druckhammer beschrieben, der in einem einen Permanentmagneten enthaltenden System gelagert ist und der über einen von außen auf den Druckhammer auftreffenden Hebel betätigt wird. Das Permanentmagnetsystem dient der Rückführung des Druckhammers in seine Ausgangslage nach dem Abdruck. Der Druckhammer selbst ist in einem Plastikstößel gelagert und weist Mulden auf, um eine formflüssige Verbindung zwischen dem Plastikelement und dem Druckhammer zu erzielen.

Um die Geschwindigkeit des Druckhammers nach der Auslösung des Druckvorganges zu erfassen, ist es bekannt (IBM Technical Disclosure BuIL Vol. 15, Nr. 8. Jan, 73, Seite 2356), das Magnetsystem mil einer Meßspule zu versehen und eine Ansteueranordnung vorzusehen, die nach Erreichen einer vorgegebenen Geschwindigkeit des Druckhammers den Strom in der Erregerspule abschaltet. Y.ur Erreichung dieses Steuervorganges kann in der Umgebung der Abdruckstelle ein Fotodetektor vorgesehen werden.

Zum Bremsen des Druckhammers nach der Rückkehr in seine Ausgangslage kann der Druckhammer mit einem Bremsimpuls beaufschlagt werden (IBM Technical Disclosure BuIi, Vol. 2t, Nr. 6, Nov. 78, Seite 2283 bis 2284). Dabei wird eine Bremsschaltung eingesetzt, bei 5 dsr die Geschwindigkeitsänderungen des Ankers durch Differenzierung zur Steuerung des Bremsimpulses verwendet werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, für eine Druckhammervorrichtung in einem Typen- oder Mosaikdrucker ein den Druckhammer antreibendes Tauchankermagnetsystem so auszugestalten, daß der Anker nach erfolgtem Abdruck mögiichst schnell und prellarm in seine Ausgangslage rückführbar ist.

Diese Aufgabe wird gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ausfühnirtgsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden m beispielsweise näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein .Schnittbild eines mit einer Lichtschranke versehenen Tauchankermagnetsystems,

Fig.2 eine schematische Darstellung des zum Tauchankermagnetsystem gehörigen Kraft-Weg-Dia- i'> gramms,

F i g. 3 eine schematische Darstellung des Bremsvorganges des Ankers im Kraft-Weg-Diagramm,

F i g. 4 eine schematische Darstellung der Ausgangsimpulse der Lichtschranke beim Abdruck mit den zugehörigen Ansteuerimpulsen für das Tauchankermagnetsystem und

F i g. 5 ein Blockschaltbild einer Steuerschaltungsanordnung für das Tauchankermagnetsystem.

Bei der in der F i g. 1 schematisch dargestellten r. Druckeinrichtung für eine Fernschreib- oder Schreibmaschine wird über ein im folgenden näher beschriebenes, entsprechend der Erfindung ausgestaltetes Tauchankermagnetsystem eine Typenscheibe 1, die gegenüber einer Schreibwalze 2 angeordnet ist, betätigt. Das Tauchankermagnetsystem besteht im wesentlichen aus einer Erregerspule 3 und einem als Antriebselement für die Typenscheibe t dienenden Anker AK. Der Anker AK besitzt zwei unmagnetische Führungsteile 5 und 6, die zusammen mit Buchsen 7 und 8 verhindern, daß der α-, Anker AK radial an die Fläche 9 des Joches /gezogen und damit an '■•einen eigentlichen axiakn Bewegungen gehindert wird. Der Anker AK ragt mit seinem hinteren Teil durch die Buchse 8 und liegt im Ruhezustand unter der Wirkung einer Rückstellfeder 10 an einem Anschlag ~.u 11 an. Der mittlere zwischen den beiden Führungsteilen 5 und 6 angeordnete Antriebsteil 4 des Ankers AK besteht aus einem Material hoher Permeabilität, z. B. Weicheisen und weist an seiner Vorderkante eine Ringnut RN auf. Ebenso aus Weicheisen aufgebaut ist μ das die Erregerspule 3 tragende Joch / Im Bereich des hinteren Teiles des Tauchankermagnetsystems ist ein Sensor 12, z. B. eine Infrarotlichtschranke angeordnet. Die Sensorstrecke befindet sich im Bewegungsbereich des hinteren Teiles 6 des Ankers AK. eo

Durch die entstehenden Spitzen SA der Vorderkante des Antriebsteiles 4 des Ankers AK und der zugehörigen Ringnut RN werden entsprechend dem in der Fig. 2 dargestellten Kraft-Weg-Diagramm bei der Bewegung des Ankers 4Kdurch das magnetische Joch J b=. zwei Kraftmaxima Mi und M2 erzeugt. Das Kraft-Weg-Diagramm der Fig. 2 zeigt den Verlauf der Axialkrait KA. die den Anker vorwärtstreibt in Abhängigkeit vom zurückgelegten Ankerweg XA bei der Bewegung vom Anschlag zur Abdruckstelle. Die Nullkoordinate bezeichnet dabei die Anlage des Ankers AK am Anschlag 11.

Diese Vervielfachung der Maxima der Axialkraft KA durch Vervielfachung der Kanten am vorderen Teil des Ankers erzeugt zwischen den Maxima M\ und M2 einen stetig verlaufenden Zwischenbereich ZB. Dieser Bereich gliedert sich wiederum in einen abfallenden Bereich und in einen stetig ansteigenden Bereich SÄ Dieser stetig, in dem größten Teil linear ansteigende Bereich läßt sich nun in der in der F i g. 3 dargestellten Weise als Bremsbereich für den nach dem Abdruck in seine Ausgangslage zurückkehrenden Anker AK ausnutzen. Dabei zeigt das in der Fig.3 dargestellte Kraft-Weg-Diagramm nur den stetig ansteigenden Bereich SB zwischen zwei Maxima M1 und M2. Die Fläche Fl entspricht dabei der aufgewendeten, einem Bremsimpuls vorbestimmter Länge entsprechenden Bremsenergie eines relativ stark durch z. B. mehrere Nutzen gedämpften Ankers AK, wöbe' die Fläche F2 der durch den gleichen Brernsirnpuis ausgelösten Bremsenergie eines relativ ungedämpften Ankers AK entspricht. Das Abbremsen geschieht dabei in der nachstehend beschriebenen Weise.

Bei der Rückkehr aus der Abdrucklage in seine Ausgangslage unterbricht der hintere Teil 6 des Ankers AK zum Zeitpunkt 74 (Fig.4) die Lichtschranke. Die Lichtschranke generiert über eine Schaltungsanordnung entsprechend der Fig. 5 einen Brei.isimpuls, der über die Zeit 1 verzögert wirksam wird. Die Geometrie des Ankers AK ist nun so abgestimmt, daß der ßremsimpuls, d. h. der Impuls, bei dem das Tauchankermagnetsystem mit seiner Erregerspule E erneut aktiviert wird, dann eintrifft, wenn sich der zurückkehrende Anker AK mit seinem Antriebsteil bzw. mit den für die axiale Vortriebskraft KA wirksamen Bereichen in dem Bereich SB des Kraft-Weg-Diagrammes befindet. Das bedeutet, während der Dauer ,jer Verzögerung / verändert sich in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des zurückkehrenden Ankers die Lage des Ein-atzes des Erregerpunktes der Erregerspule auf der Kraft-Weg-Kurve vom Punkt £1 (langsam) zum Punkt E2 (schnell). Da die Impulsdauer r des Rücksetzimpulses konstant bleibt, verändert sich damit die Bremsenergie von Fl zu F2. Das bedeutet, ein schnell zurückkehrender Anker wird in gewünschter Weise stärker abgebremst als ein z. B. über mehrere Nutzen gedämpfter oder aus anderen Gründen langsam zurückkehrender Anker AK. Die Ansteuerung eines entsprechend der Erfindung aufgebauten Tauchankermagnetsystems wird deshelb wesentlich vereinfacht.

Angesteuert wird das Tauchankermagnetsystem über eine Ans!e:iers;chaltungsanordnung, die z. B. entsprechend dem Schaltbild der Fig.5 ausgeführt sein kann. Sie besteht im wesentlichen aus zwei Kippstufei/ 13 und 14 zur zeitlichen Ansteuerung der Schaltungsanordnung. Schalttransistoren 15, 16 und 17 verbinden die Erregerspule 3 in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal eines Verstärker· 18, der den Erregerstrom bei Abdruck und den Bremsstrom in der Spule 3 regelt, mit einer Konstantspannungsquelle 19. Der Verstärker 18, der als Stromregler geschaltet ist, liegt mit seinem positiven Ausgang an einem Spannungsteiler aus den Widerständen 20 bis 24 und dem zugeordneten Schalttransistor 25. Dabei ist der Widerstand 20 als Pctentiometer ausgebildet. Der Schalttransistor 25, der über die Kippstufe 13 angesteuert wird, verändert in

Abhängigkeit von dem gewünschten Strom in der Spule 3 das Teilungsverhiiltnis des Spannungsteilers 20 bis 24, der über den Widerstand 20 mit einer Referenzspanntingsquelle 26 in Verbindung steht. Der negative Eingang des Verstärkers 18 liegt an einem Meßwider- > stand 27 zur Feststellung des Istwerts in der Spule 3 an. Die weiteren Widerstände 28 bis 32 dienen in bekannter Weise zur Anpassung der Schalttransistoren. Das tnonostabile Kippglied 14 ist über ein Verzögerungsglied 33 mit dem Ausgang der fotoelektrischen hi Schalteinrichtung 12 verknüpft. Angesteuert wird die Schaltungsanordnung über einen z. B. von einer hier nicht dargestellten Tastatur ausgelösten Impuls 34. Die Kippstufen 13 und 14 stehen über ein ODER-Glied 35 mit dem Steuereingang des Schalttransisiors 17 in Verbindung.

Weiters weist die Antriebsvorrichtung eine Ankeransteuereinrichtung 36 auf. Sie enthält ein mit dem ImniikfMngnng 34 und dem Sensor 12 verknüpftes Meßglied 37 und eine mit einem Speicher 38 und einem -'< > Vergleichen 39 versehene Vergleichssteuereinrichtung 40, deren Ausgang mit dem Rücksetzeingang der Kippstufe 13 in Verbindung steht.

Eine z. B. als Warnlampe ausgebildete Funktionswarneinrichtung 41 ist mit dem Zeitmeßglied 37 2i verknüpft. Ihre Funktion wird später erläutert. Dasselbe gilt für das zur Grundeinstellung der Abdruckenergie nach dem Einbau des Tauchankermagnetsystems in die Druckeinrichtung benötigte Meßglied 42.

Die eigentliche Funktion des in der F i g. 1 dargestellten Tauchankersystems wird im folgenden anhand der Fig. 5 und dem Spannungszeitdiagramm der Fig.4 erläutert. Dabei zeigt in der F i g. 4 der obere Impulszug den Verlauf der Erregerimpulse am Ausgang des ODER-Gliedes 35 und der untere Inipulszug den Verlauf der Erregerimpulse am Ausgang des Sensors 12.

Zum Zeitpunkt Tl wird über den am Eingang 34 eingegebenen Startimpuls die Kippstufe 13 gesetzt und zusammen mit dem ODER-Glied 35 die Transistoren 17 und 25 angesteuert. Dadurch wird die Stromregelein- *o richtung wirksam. Der Schalttransistor 16 und der Leistungstransistor 15 werden leitend, womit der Strom in der Erregerspule 3 sprungartig bis zu dem durch die Regeleinrichtung bestimmten Maximalwert ansteigt.

Unter der Wirkung des erzeugten Magnetfeldes wird «5 der Anker AK beschleunigt. Gleichzeitig beginnt das Zeitmeßglied 37 der Ankersteuereinrichtung 36, das z. B. als Zähler ausgebildet sein kann, seinen Betrieb. Zum Zeitpunkt 72 öffnet sich die Lichtschranke und am Ausgang des Sensors 12 tritt ein Rechteckimpuls mit so abfallender Flanke auf. Dieser Rechteckimpuls stoppt das Zeitmeßglied 37 und das Ergebnis der Messung wird einer Vergleichssteuereinrichtung 40 zugeführt. Diese Vergleichssteuereinrichtung 40 kann z. B. als Mikroprozessor ausgebildet sein und enthält einen Speicher 38 mit zugehöriger Zentralsteuereinheit 39.

Der von dem Anker vom Anschlag bis zur Lichtschranke durchlaufende Weg pro Zeiteinheit ist ein Maß für die aufgebrachte Druckenergie. Weicht die von dem Zeitmeßglied 37 festgestellte Durchlauf/eit von der im Speicher 38 gespeicherten Sollzcit ab, dann steuert die Zentraleinheit 39 entsprechend das Rückset zen der Kippstufe 13 zum Zeitpunkt T3. Zum Zeitpunkt Γ3 wird die Kippstufe 13 in ihre ursprüngliche Lage zurückgeführt. Damit werden die Transistoren 17 und 2:5 erneut leitend, wobei die Stromregelung unterbrochen und der Leistungstransistor 15 abgeschaltet wird. Die Ankersteuereinrichtung 36 steuert damit über die Kippstufe 13 die zeitliche Länge der Ansteuerung des Transistors 15 und damit den Errcgerstrom in der Spule 3.

Nach Rückkehr des Ankers AK von der Abdruckstelle unterbricht er mit seinem hinteren Ende 6 /um Zeitpunkt Γ4 erneut die Lichtschranke des Sensors 12.

Da es sich um den Übergang vom ununterbrochenen zum unterbrochenen Sensorstrahl und damit um die ansteigende Flanke des unteren Impulszuges der F i g. 4 handelt, aktiviert das um die Zeit t über das Zcitglied 33 verzögerte Ausgangssignal des Sensors 12 die monostabile, mit ansteigender Impulsflanke setzbare Kippstufe 14, die zum Zeitpunkt 75 den Schalttransistor 17 über das ODER-Glied 35 erneut unterbricht und damit die Spule 3 aktiviert. Der Schalttransistor 25 befindet sich wegen der Kippstufe 13 im leitenden Zustand, so daß der Verstärker 18 den Erregerstrom in der Spule 3 auf einen Bremsstrom ausregelt. In der verbleibenden Wegstrecke des Ankers AK bis zum Anschlag 11 wird der Anker AK durch diesen Bremsstrom vollständig abgebremst und kann sich ohne Nachschwingungen an den Anschlag 11 anlegen. Zum Zeitpunkt 76 kippt die monostabile Kippstufe 14 in ihre ursprüngliche Lage zurück, womit der Transistor 17 erneut leitend wird und damit den Erregerstrom in der Spule 3 über den Leistungstransistor 17 unterbricht. Durch einen erneuten Startimpuls 34 kann ein weiterer Abdruckzyklus gestartet werden.

Zusätzlich ist die Schaltungsanordnung noch mit einer Funktionswarneinrichtung 41 ausgestattet. Diese Funktionswarneinrichtung steht beispielsweise mit dem Zeitmeßglied 37 in Verbindung und gibt dann ein Warnsignal ab, wenn nicht innerhalb einer bestimmten Zeitspanne nach Start des Tauchankermagnetsystems das Ende des Ankers 4 die Lichtschranke 12 passiert.

Ein Überschreiten dieser Zeitspanne weist auf eine Störung des Tauchankermagnetsystems hin. Dies kann z. B. ein Bruch des Ankers oder ein Defekt der Spule 3 sein. Selbstverständlich ist es auch möglich, anstelle der Zeitspanne 72 bis Tl die Zeit 74 bis 72 eines gesamten Abdruckzyklus, d. h. also die zweimalige Unterbrechung der Lichtschranke als Maß für eine Funktionswarneinrichtung zu verwenden. Die Funktionswarneinrichtung selbst kann in ihrer einfachsten Form aus einem Vergleicher bestehen, der den Zählerstand des Zeitmeßgliedes 37 mit einem abgespeicherten Sollstand vergleicht und bei Überschreitung eine Warneinrichtung aktiviert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   I. Tauchankermagnetsystem mit einem eine zentrale Ausnehmung aufweisenden stationären Joch aus einem Material hoher Permeabilität und einem als Druckhammer einer Druckhammervorrichtung gebildeten und sich in Ruhestellung an einem Anschlag abstützenden Anker mit einem kolbenartigen Antriebsteil aus einem Material hoher Permeabilität, der bei Aktivierung einer Erregerspu-Ie im wesentlichen geradlinig durch die zentrale Ausnehmung des Joches führbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die für die axiale Vortriebskraft (KA) des Ankers (AK, 4) im wesentlichen wirksamen Bereiche des stationären Joches (J) oder des Antriebsteiles (4) durch Anordnung mehrerer als magnetische Verdichtungsbereiche wirkender Kanten derartig ausgestaltet sind, daß der Kurvenverlauf der bei aktiviertem Magnetsystem auf den Antriebsteil (4) wirkenden axialen Vortriebskraft (KA) in Abhängigkeit vom Weg (X4/cies Ankers vom Anschlag (AS,11) bis zur AbdrucksteiiC mindestens zwei Maxima (M 5, M 2) mit einem stetig verlaufenden Zwischenbereich (ZB) aufweist, daß im Bewegungsbereich des Ankers (AK) ein in Abhängigkeit von der Bewegung des Ankers (AK) ein Ausgangssignal generierender Sensor (12) angeordnet ist, und daß eine Schaltungsanordnung zum Betrieb des Tauchankermagnetsystems vorgesehen ist, die die Ausgangssignale des Sensors (12) erfaßt und die derart ausgestaltet ist, daß dann über elektrische Schaltelemente (36) ein das Tauchan'<':rmagnetsystem erneut aktivierender Bremsimpuls (t) ausgelöst wird, wenn der nach dem Abdruck in seine Ausgangslage sich zurückbewegende Antriebsteil des Ankers (4\sich in dem stetig verlaufenden Zwischenbereich (^B) der Kraft-Weg-Kurve entsprechenden Wegbereich befindet.
2. 2. Tauchankermagnetsystem nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (12) aus einer in Abhängigkeit vom Wechsel zwischen Freigabe und Unterbrechung einer definierten Wegstrecke durch den Anker (AK) ein Ausgangssignal generierenden optoelektrischen Schalteinrichtung besteht.
3. 3. Tauchankermagnetsystem nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsimpuls (t) von konstanter Dauer ist und/oder über ein in der Schaltungsanordnung angeordnetes Verzögerungsglied (3) konstanter Verzögerungszeit (Δ ^verzögert wird.