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Hammerdruckvorrichtung mit einem als Anker
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eines Tauchankermagnetsystems ausgebildeten Verbunddruckhammers Verbunddruckhammer
5 Die Erfindung betrifft ein Tauchankermagnetsystem mit einem eine zentrale Ausnehmung
aufweisenden stationären Joch aus einem Material hoher Permeabilität und einem als
Druckhammer einer Druckhammervorrichtung ausgebildeten und sich in Ruhestellung
an einem Anschlag abstützenden Anker mit einem kolbenartigen Antriebsteil aus einem
Material hoher Permeabilität, der bei Aktivierung einer Erregerspule unter Schließung
des Luftspaltes im wesentlichen geradlinig durch die zentrale Ausnehmung des Joches
führbar ist.
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Tauchankermagnetsysteme als Antriebsvorrichtungen für den Druckhammer
in Typendruckeinrichtungen oder Drucknadeln in Mosaikdruckeinrichtungen sind in
der Drucktechnik allgemein bekannt und mit Erfolg zur Anwendung gelangt.
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So wird im IBM-Technical Disclosue Bulletin Vol.15 Nr.8 vom Januar
1973 ein derartiges Tauchankermagnetsystem für eine Typendruckeinrichtung beschrieben.
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Werden Tauchankermagnetsysteme in Anschlagdruckern verwendet, so hängt
die maximal erreichbare Geschwindigkeit 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
Abdruckprellfrei in seine Ausgan¢Lage zurückzubringen.
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Die mit dem Anker eines Tauchankermagnetsystems erreichbare Geschwindigkeit
hängt dabei wesentlich von der Stärke des mit der Erregerspule erzeugten Magnetfeldes
ab. Wird das Tauchankermagnetsystem als Antriebsvorrichtung für den Druckhammer
einer auf einem zeilenweise sich entlang auf einem Aufzeichnungsträger bewegenden
Schreibwagen verwendet, so sind den geometrischen Ausmaßen aus kühltechnischen und
aus Gewichtsgrtnden Grenzen gesetzt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, für eine Druckhammervorrichtung in einem
Typen- oder Mosaikdrucker ein den Druckhammer antreibendes Tauchankermagnetsystem
so auszugestalten, daß damit bei minimalen Außenmaßen und möglichst geringem Erregerstrom
eine möglichst hohe, den Anker antreibende Vortriebskraft erzielbar ist. Gleichzeitig
soll das Tauchankermagnetsystem möglichst einfach herstellbar sein.
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Diese Aufgabe wird beim Tauchankermagnetsystem der eingangs genannten
Art dadurch gelöst, daß die zentrale Ausnehmung mindestens an ihrem dem Antriebsteil
des Ankers in Ruhestellung zugewandten Teil einen magnetischen Vordichtungsbereich
bildend kantenartig ausgebildet ist, und daß der der zentralen Ausnehmung zugewandte
Teil des Antriebsteiles des Ankers einen zylinderförmigen Hauptteil und mindestens
einen darauf vorsprungartig angeordneten zylinderförmigen Zapfenteil mit verringertem
Durchmesser besitzt, die jeweils magnetische Verdichtungsbereiche bildende kantenförmige
Übergänge besitzen, und daß der Anker ein den Zapfenteil umschließendes Führungsteil
aus unmagnetischem Material aufweist.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Stellt man den axialen Kräfteverlauf in Abhängikeit vom Weg des Ankers
vom Anschlag bis zur Abdruckstelle im Diagramm dar, so entspricht die Fläche unter
der Kurve der erzielbaren Abdruckenergie. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene
Ausgestaltung des stationären Joches und des Antriebsteiles des Ankers läßt sich
diese Fläche und damit die Abdruckenergie bei geringstem technischen Aufwand optimieren.
Gleichzeitig wird durch die erfindungsgemäße zylinderförmige Ausgestaltung des Hauptteil
es in Verbindung mit dem vorsprungartigen Zapfenteil eine Aufnahmevorrichtung für
den zur Führung des Ankers im Joch erforderlichen Führungsteil gebildet. Der gesamte
Anker läßt sich in einfacher und kostengünstiger Weise aus Drehteilen fertigen.
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Zu;0Anpassung an die verschiedenen Einsatzbedingungen des Tauchankermagnetsystems
ist bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung das Führungsteil austauschbar
auf dem Hauptteil befestigt.
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Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt
und werden im folgenden beispielsweise näher beschrieben.
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Es zeigen Fig. 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen
Tauchankermagnetsystems, teilweise in Schnittdarstellung und Fig. 2 eine schematische
Darstellung des zugehörigen Kraft-Weg-Diagrammes.
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Bei der in der Fig.1 schematisch dargestellten Druckeinrichtung für
eine Fernschreib- oder Schreibmaschine wird über einen im folgenden näher beschriebenen,
entsprechend der Erfindung ausgestaleten Tauchankermagnet ein Typenrad 1, das gegenüber
einer Schreibwalze 2 angeordnet ist,
betätigt. Das Tauchankermagnetsystem
besteht im wesentlichen aus einer Erregerspule 3 und einem als Antriebselement für
das Typenrad 1 dienenden Tauchanker 4. Der Tauchanker 4 besitzt zwei Führungsteile
5,6, die zusammen mit Buchsen 7,8 verhindern, daß der Tauchanker radial an die Fläche
9 des Joches J gezogen und damit an seinen eigentlichen axialen Bewegungen gehindert
wird.
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Der Tauchanker 4 ragt mit seinem hinteren Teil durch die Buchse 8
und liegt im Ruhezustand unter der Wirkung der Rückstellfeder 10 an einem Anschlag
11 an. Der mittlere, zwischen den beiden Führungsteilen 5 und 6 angeordnete Antriebsteil
des Ankers 4 besteht aus einem zylinderförmigen Hauptteil HT und einem darauf vorsprungartig
angeordneten zylinderförmigen Zapfenteil ZT mit gegenüber dem Hauptteil verringertem
Durchmesser.
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Das Hauptteil HT und das Zapfenteil ZT bestehen aus einem Material
hoher Permeabilität,z.B. Weicheisen, wobei beide Teile magnetische Verdichtungsbereiche
bildende kantenförmige Übergänge UG aufweisen, deren Funktion im einzelnen später
erläutert wird. Auf das Zapfteil ZT aufgesteckt und mit ihm fest verbunden ist das
Fuhrungsteil 5, das aus unmagnetischem Material besteht. Das Führungsteil 5 dient
gleichzeitig als Druckhammer zur Betätigung des Typenrades 1, wobei sich seine Ausführung
aus gehärtetem Stahl als vorteilhaft erwiesen hat.
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Um eine Anpassung des gesamten Tauchankermagnetsystems an verschiedene
Einsatzbedingungen zu erleichtern, kann das Zapfenteil ZT z.B. mit einem Gewinde
versehen sein, so daß das Führungsteil Slösbar mit ihm verbunden ist.
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Damit können je nach Anwendungsfall des Tauchankermagnetsystems verschiedene
als Druckhammer dienende Führung teile 5 verschiedener Länge und mit verschiedenem
Werkstoff aufgesetzt werden.
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Entsprechend dem Hauptteil und dem Zapfenteil ist das die Erregerspule
3 tragende Joch J aus Weicheisen aufgebaut. Das Joch selbst weist dabei eine zentrale
Ausnehmung ZA auf, durch die das Führungsteil 5 des Ankers ragt. Die zentrale Ausnehmung
ZA ist an ihrem dem Antriebsteil des Ankers in Ruhestellung zugewandtem Teil KN,
einen magnetischen Verdichtungsbereich bildend, kantenartig ausgebildet. Als Antriebsteil
des Ankers wird im folgenden der Hauptteil HT zusammen mit dem Zapfenteil ZT. verstanden.
Im Bereich des hinteren Teiles des Tauchankermagnetsystems ist eine Infrarot-Lichtschranke
12 angeordnet. Sie dient zur Abrastung der Bewegung des Ankers.
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Wird über eine hier nicht dargestellte Schaltungsanordnung die Erregerspule
3 aktiviert, bewegt sich der Anker 4 unter Schließeung des wirksamen Luft spaltes
L im wesentlichen geradlinig durch die zentrale Ausnehmung ZA des Joches J. Der
Verlauf der Axialkraft KA, die den Anker 4 vorwärtstreibt, in Abhängigkeit vom Ankerweg
XA ist in dem in der Fig.2 dargestellten Kraft-Weg-Diagramm dargestellt.
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Die Nullkoordinate bezeichnet dabei die Anlage des Ankers 4 am Anschlag
11. Bewegt sich der Anker 4 unter Einfluß des von der Erregerspule erzeugten und
über das Joch geführten Magnetfeldes nach links entsprechend der Pfeilrichtung der
Kraft KA, so steigt die Kraft zunächst durch Schließ-ung des Luftspaltes L mit Annäherung
der Vorderkante UG des Zapfenteiles ZT an, bleibt aber im VerlaufderivpngüDer ZL
näherungsweise konstant, um bei Annäherung der Vorderkante UG des Hauptteil es HT
an die Kante der zentralen Ausnehmung ZA ein Maximum (Auslenkung EHT) zu erreichen.
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Nach Durchlauf des Antriebsteiles aus dem Hauptteil und dem Zapfenteil
durch die zentrale Ausnehmung ZA fällt die Kraft entsprechend der Darstellung der
Fig.2 wieder ab.
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Nach der durch die Kraft KA hervorgerufenen Beschleunigungsphase schließt
sich dann bis zum Abdruck ein freier Flug des Ankers an. Die gesamtein dem Anker
4 steckende kinetische Energie entspricht dabei der Fläche F unter der Kurve im
Kraft-Weg-Diagramm.
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Der Verlauf der Kurve im Kraft-Weg-Diagramm läßt sich durch Variation
des Verhältnis des Durchmessers des Zapfenteiles ZT zum Durchmesser des Hauptteil
es HT verändern. Dabei ergibt-eine Vergrößerung des Zapfenteiles eine Überhöhung
in der Kraft-Weg-Kurve in ihrem Anfangsbereich (gestrichelt dargestellte Kurve)
und eine Verkleinerung des Durchmessers des Zapfenteiles ZT ein Absenken der Kurve
im Anfangsbereich (punktgestrichelte Kurve).
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Als besonders günstig hat sich ein Verhältnis des Durchmessers des
Zapfenteiles zum Durchmesser des Hauptteiles von ungefähr 1 : 2 ergeben. Bei einem
derartigen Verhältnis des Durchmessers des Zapfenteiles und des Hauptteiles bezogen
auf eine durchschnittliche Zapfenlänge von ca 4 mm ergibt sich über weite Strecken
beim Durchlauf des Zapfenteiles und des Hauptteil es durch die zentrale Ausnehmung
ein für die Ansteuerung des Tauchankers günstiger, konstanter Kraftverlauf. Eine
beispielsweise Dimensionierung des Ankers ist wie folgt: Durchmesser des Hauptteiles:
5 mm Durchmesser des Zapfenteiles: 2 bis 2,5 mm.
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Länge des Zapfenteiles: 4 mm.
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Material des Führungsteiles: gehärteter, unmagnetischer Stahl, Material
des Antriebsteiles (Zapfenteil + Hauptteil): Weicheisen.
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Selbstverständlich ist die Ausführung des Tauchankers nicht auf das
dargestellte Beispiel beschränkt. Es sind z.B. für das Antriebsteil und das Führungsteil
noch andere Fuhrungsformen denkbar. Das Zapfenteil ZT kann z.B.
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wiederum ein zusätzliches Zapfenteil aufweisen, oder zusätzliche kantenförmige
Verdichtungsbereiche durch Ausformungen besitzen.
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4 Patentansprüche 2 Figuren
Bezugszeichenliste 1
Typenrad 2 Schreibwalze 3 Erregerspule 4 Tauchanker 5,6 Führungsteile 7,8 Buchsen
9 Fläche 10 Rückstellfeder 11 Anschlag 12 Lichtschranke J Joch HT Hauptteil ZT Zapfenteil
UG Übergänge ZA Zentrale Ausnehmung KN Kanten.
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L Luftspalt EHT Auslenkung F Fläche XA Ankerweg ZL Zapfenlänge