EP0024619B1 - Dämpfungsvorrichtung für den elektromagnetischen Antrieb des Druckhammers in einer Druckhammeranordnung - Google Patents
Dämpfungsvorrichtung für den elektromagnetischen Antrieb des Druckhammers in einer Druckhammeranordnung Download PDFInfo
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- EP0024619B1 EP0024619B1 EP80104739A EP80104739A EP0024619B1 EP 0024619 B1 EP0024619 B1 EP 0024619B1 EP 80104739 A EP80104739 A EP 80104739A EP 80104739 A EP80104739 A EP 80104739A EP 0024619 B1 EP0024619 B1 EP 0024619B1
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- B41J9/00—Hammer-impression mechanisms
- B41J9/42—Hammer-impression mechanisms with anti-rebound arrangements
Definitions
- the invention relates to a damping device for an electromagnetic drive designed as a hinged armature magnet system for the print hammer of a print hammer arrangement with a magnetic coil generating a magnetic field and a slidable against the action of a return spring and thereby accelerating the hammer against a print hammer return spring, in its rest position spring-loaded against one of its damping Rebound-supporting stop supporting armature lever.
- type disks are arranged as impression-generating devices, which are actuated by a printing hammer.
- the drive for such a print hammer must be designed so that the print hammer returning to its starting position after the impression is at rest in the shortest possible time after reaching the starting position, so that the next printing process can begin immediately. For this purpose, it is necessary to withdraw the kinetic energy from the print hammer in the shortest possible time.
- a device for the abrupt stopping of rapidly moving masses in mechanical printers is known, a bounce mass being provided on which the mass to be stopped impacts.
- the bouncing mass is coupled to a fixed frame via a holder made of a damping material so that it can swing around the rest position of the holder and is dimensioned such that it largely takes over the kinetic energy of the mass to be stopped.
- a device is of relatively complex construction and is therefore unsuitable for printing hammer arrangements of the type mentioned at the outset.
- the plastic-metal pairings can lead to adhesion effects when the hinged armature magnet system is actuated.
- damping device Another disadvantage of the damping device is that an energy store is arranged in the damping device in the form of a spring element which, when the pressure hammer returns to its starting position, dampens the pressure hammer, but subsequently releases the absorbed energy again, resulting in bruises of the print hammer despite the friction-intensive layer.
- the object of the invention is to make a damping device for a hinged armature magnet system as simple and inexpensive as possible, so that when a print hammer returns to its starting position after the impression has been taken, the print hammer does not bounce.
- a rotatably mounted angle lever is provided, one of which an arm provided with a stop surface lies in the movement range of the anchor lever and forms the stop, and that when the anchor lever has fallen off, the other arm of the angle lever provided with a run-up surface is at Swiveling the same by the armature lever returning to its rest position in front of the print hammer, laterally applied to the print hammer as a friction brake.
- the damping device according to the invention results in an optimal damping curve for the entire hinged armature magnet system, namely in that the returning pressure hammer presses the armature lever against the stop surface of the rotatably mounted angle lever.
- the stop force on the stop surface is converted by the angle lever into a frictional force on the contact surface, in accordance with and depending on the rebound energy. This results in a damping of the pressure hammer that is adapted as a function of the rebound energy.
- both the run-up surface and the rear part of the print hammer are made of metal, there can be neither adhesion effects nor wear.
- the print hammer arrangement shown in FIG. 1 consists of an actual print hammer 1, an associated armature lever 2, the magnet coils 3 actuating the armature lever and an angle lever 5 provided with a stop surface 4.
- the relatively high excitation current of the solenoid coil IER is switched back to a holding current IH.
- the holding current IH is dimensioned such that it just overcomes the effect of the return spring 6 and holds the armature lever 2 on the pole faces of the magnetic coils 3.
- the print hammer 1 If the print hammer 1 returns to its rest position, it strikes the tightened armature lever 2, overcomes the holding force of the armature lever on the pole face of the magnet coils 3 and transfers a certain part of its kinetic energy to the armature lever 2 in such a way that the armature lever moves back together with the print hammer 1 to the starting position, but the armature lever 2 clearly reaches the stop surface 4 of the angle lever 5 in front of the print hammer 1. It should be noted that the print hammer never reaches the stop surface 4 directly, but only an end position (rest position) given by the stop surface 4 and the armature lever 2.
- the angle lever 5 rotates and thus pivots the arm 9 provided with a run-up surface into the range of motion of the returning hammer 1.
- the print hammer 1 runs on this run-up surface 8 and is therefore additionally braked.
- the range of motion of the angle lever 5 is limited overall by a stop surface 10 arranged on the arm 9 of the angle lever 5.
- This movement sequence described is generated with the aid of the circuit arrangement shown in FIG. 2. It essentially consists of two monostable multivibrators 11 and 12 for the time control of the circuit arrangement.
- Switching transistors 13, 14 and 15 connect the magnet coils 3 to a constant voltage source 17 as a function of the output signal of an amplifier 16, which regulates the excitation current IER and the holding current IH.
- the amplifier 16, which is connected as a current regulator is connected to its positive input a voltage divider consisting of the resistors 18 to 22 and the associated switching transistor 23.
- the negative input of the amplifier 16 is applied to a measuring resistor 25 for determining the actual value of the current in the coils 3a.
- the other resistors 26 to 30 are used in a known manner for matching the switching transistors.
- the monostable multivibrators 11 and 12 are set via the start pulse applied to input 31.
- the switching transistor 13 thus opens via the transistors 15, 14 and the coil 3 is applied to the voltage source 17.
- the current increases suddenly up to the value of the excitation current IER.
- the armature lever 2 and the pressure hammer 1 are accelerated under the effect of the generated magnetic field, the armature lever 2 colliding with the pole faces of the magnet coils 3 or against the stop 32 at time T2 and the pressure hammer 1 therefore detaching from the armature lever 2.
- the monostable multivibrator 12 tilts in accordance with the curve K12 of FIG. 3 and is switched back to the holding current IH.
- the print hammer 1 rebounding from the impression point strikes the armature lever 2 at time T3 and thereby gives it an impact.
- the armature lever 2 releases from the magnetic coils 3 and strikes the stop surface 4 at the time T4.
- the print hammer 1 itself is braked via the angle lever 5, at about this point the holding current IH is also switched off when the monostable flip-flop 11 returns to its starting position.
- the armature lever 2 now bounces off the stop surface 4 and strikes the print hammer 1 at the time T5.
- the print hammer 1 is braked even more so that both the armature lever 2 and the print hammer 1 have reached their starting position again at time T6 and are at rest.
- the level of the holding current can dim be based on the fact that the returning hammer 1 loosens the anchor lever that is still tightened, but that it is tightened again before it reaches the stop surface 4 and collides with the subsequent hammer 1.
- the moments of inertia of the pressure hammer and the armature lever 2 must be matched to one another in such a way that after a few hits, the pressure hammer 1 and the armature lever 2 together reach the stop surface 4 at a low speed. When the stop surface 4 is reached, the holding current is switched off.
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Dämpfungsvorrichtung für einen als Klappankermagnetsystem ausgebildeten elektromagnetischen Antrieb für den Druckhammer einer Druckhammeranordnung mit einer ein Magnetfeld erzeugenden Magnetspule und einem entgegen der Wirkung einer Rückstellfeder verschiebbaren und dabei den Hammer entgegen einer Druckhammerrückstellfeder beschleunigenden, sich in seiner Ruhestellung federbelastet gegen einen der Dämpfung seines Rückpralles dienenden Anschlages abstützenden Ankerhebel.
- Bei Fernschreibmaschinen modernerer Bauart sind als abdruckerzeugende Vorrichtungen Typenscheiben angeordnet, die über einen Druckhammer betätigt werden. Der Antrieb für einen derartigen Druckhammer muss dabei so ausgebildet sein, dass der nach dem Abdruck in seine Ausgangslage zurückkehrende Druckhammer nach Erreichen der Ausgangslage sich in möglichst kurzer Zeit in Ruhe befindet, damit sofort der nächste Druckvorgang beginnen kann. Zu diesem Zwecke ist es notwendig, dem Druckhammer in kürzester Zeit seine kinetische Energie zu entziehen.
- Aus der DE-OS 1 761 651 ist eine Vorrichtung zum schlagartigen Anhalten von schnell bewegten Massen bei mechanischen Druckern bekannt, wobei eine Prellmasse vorgesehen ist, auf die die anzuhaltende Masse aufprallt. Die Prellmasse ist über eine Halterung aus einem dämpfenden Material so mit einem feststehenden Rahmen gekoppelt, dass sie um die Ruhelage der Halterung schwingen kann und ist so dimensioniert, dass sie die Bewegungsenergie der anzuhaltenden Masse grösstenteils übernimmt. Eine derartige Vorrichtung ist aber relativ aufwendig aufgebaut und deshalb für Druckhammeranordnungen der eingangs genannten Art wenig geeignet.
- Es ist ausserdem aus der DE-OS 21 19 415 bekannt, die zur Dämpfung vorgesehenen Anschläge aus dämpfendem Material Viton oder dergleichen zu bilden. Die so erreichte Dämpfung ist jedoch nicht ausreichend und geht auch bei steigender Temperatur verloren bzw. unterliegt einem nicht unerheblichen Alterungsprozess.
- Es ist weiter aus der DE-AS 26 29 127 eine Dämpfungsvorrichtung für den Ankerhebel eines Klappankermagnetsystems mit einem Dämpfungsglied bekannt, das auf einem Lagerelement aufsitzt, das bei der Rückkehr des Druckhammers in seine Ausgangslage durch einen Antriebshebel, der mit einer Kunststoffschicht umgeben ist, entgegen einer Feder bewegt wird. Das Dämpfungsglied enthält eine schräge Auflagefläche, gegen die der Antriebshebel aufläuft.
- Durch die Kunststoff-Metall-Paarungen kann es bei der Betätigung des Klappankermagnetsystems zu Haftungseffekten kommen.
- Ein weiterer Nachteil der Dämpfungsvorrichtung besteht darin, dass in der Dämpfungsvorrichtung in der Form eines Federelementes ein Energiespeicher angeordnet ist, der zwar bei der Rückkehr des Druckhammers in seine Ausgangslage für eine Dämpfung des Druckhammers sorgt, die aufgenommene Energie jedoch anschliessend wieder abgibt, was zu Prellungen des Druckhammers trotz der reibungsintensiven Schicht führen kann.
- Aufgabe der Erfindung ist es, eine Dämpfungsvorrichtung für ein Klappankermagnetsystem möglichst einfach und kostengünstig zu gestalten, so dass bei der Rückkehr eines Druckhammers in seine Ausgangslage nach erfolgtem Abdruck kein Prellen des Druckhammers erfolgt.
- Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass ein drehbar gelagerter Winkelhebel vorgesehen ist, dessen einer mit einer Anschlagfläche versehener Arm im Bewegungsbereich des Ankerhebels liegt und den Anschlag bildet, und dass bei abgefallenem Ankerhebel der mit einer Auflauffläche versehene andere Arm des Winkelhebels sich beim Verschwenken desselben durch den vor dem Druckhammer in seine Ruhestellung zurückkehrenden Ankerhebel an den Druckhammer seitlich als Reibbremse anlegt.
- Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
- Mit der erfindungsgemässen Dämpfungsvorrichtung ergibt sich ein optimaler Dämpfungsverlauf des gesamten Klappankermagnetsystems, und zwar dadurch, dass der zurückkehrende Druckhammer den Ankerhebel gegen die Anschlagfläche des drehbar gelagerten Winkelhebels drückt.
- Die Anschlagkraft an der Anschlagfläche wird durch den Winkelhebel in eine Reibkraft an der Auflauffläche umgesetzt, und zwar entsprechend und abhängig von der Rückprallenergie. Damit erfolgt eine in Abhängigkeit von der Rückprallenergie angepasste Dämpfung des Druckhammers. Da ausserdem sowohl die Auflauffläche als auch der hintere Teil des Druckhammers aus Metall bestehen, kann es weder zu Haftungseffekten noch zu Verschleiss kommen.
- Eine Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden anhand der Zeichnungen beispielsweise näher beschrieben.
- Es zeigen
- Fig. 1 eine Ansicht der Druckhammeranordnung gemäss der Erfindung von oben,
- Fig. 2 ein Prinzipschaltbild der die Druckhammeranordnung ansteuernden Schaltungsanordnung,
- Fig. 3 den Stromverlauf innerhalb der Magnetspule in Abhängigkeit von der Zeit beim Ablauf eines Vorganges und
- Fig. 4 ein Weg-Zeit-Diagramm für den Druckhammer und den Ankerhebel beim Ablauf eines Druckvorganges.
- Die in der Fig. 1 dargestellte Druckhammeranordnung besteht aus einem eigentlichen Druckhammer 1, einem zugeordneten Ankerhebel 2, den den Ankerhebel betätigenden Magnetspulen 3 und einem mit einer Anschlagfläche 4 versehenen Winkelhebel 5.
- Bei Betätigung der Druckhammeranordnung durch Erregung der Magnetspulen 3 wird der Ankerhebel 2 entgegen der Wirkung einer Rückstellfeder 6 beschleunigt und bewegt damit den Druckhammer 1, der unter der Wirkung einer weiteren Druckhammerrückstellfeder 7 an einem Vorsprung des Ankerhebels anliegt. Nach Aufprall des Ankerhebels 2 auf den Polflächen der Magnetspulen 3 oder einem justierbarem Anschlag 32 löst sich der Druckhammer 1 infolge seiner eigenen Trägheit von dem Vorsprung des Ankerhebels 2 und führt durch Aufprall auf eine auf einem Typenrad angeordnete, hier nicht dargestellte Type den eigentlichen Abdruck durch. Unter der Wirkung der Rückstellfeder 7 und infolge des Abpralles an der Type bewegt sich der Druckhammer nach dem Abdruck in seine Ruhelage zurück. Mit Hilfe der in der Fig. 2 dargestellten Schaltungsanordnung wird nun nach Ablösen des Druckhammers 1 von dem Ankerhebel 2 der relativ hohe Erregerstrom der Magnetspule IER auf einen Haltestrom IH zurückgeschaltet. Der Haltestrom IH ist so dimensioniert, dass er gerade die Wirkung der Rückstellfeder 6 überwindet und den Ankerhebel 2 an den Polflächen der Magnetspulen 3 hält. Kehrt nun der Druckhammer 1 in seine Ruhelage zurück, so schlgt er auf den angezogenen Ankerhebel 2 auf, überwindet dabei die Haltekraft des Ankerhebels an der Polfläche der Magnetspulen 3 und überträgt einen bestimmten Teil seiner kinetischen Energie auf den Ankerhebel 2 in der Art, dass sich der Ankerhebel zwar gemeinsam mit dem Druckhammer 1 in die Ausgangslage zurückbewegt, der Ankerhebel 2 aber deutlich vor dem Druckhammer 1 die Anschlagfläche 4 des Winkelhebels 5 erreicht. Dabei ist zu beachten, dass der Druckhammer nie die Anschlagfläche 4 direkt erreicht, sondern nur eine durch die Anschlagfläche 4 und den Ankerhebel 2 gegebene Endlage (Ruhelage). Unter der Wirkung des Aufpralles des Hebels 2 auf der Anschlagfläche 4 verdreht sich der Winkelhebel 5 und verschwenkt damit den mit einer Auflauffläche versehenen Arm 9 in den Bewegungsbereich des zurückkehrenden Druckhammers 1. Der Druckhammer 1 läuft auf dieser Auflauffläche 8 auf und wird damit zusätzlich abgebremst.
- Der Bewegungsbereich des Winkelhebels 5 wird insgesamt begrenzt durch eine am Arm 9 des Winkelhebels 5 angeordnete Anschlagfläche 10.
- Erzeugt wird dieser beschriebene Bewegungsablauf mit Hilfe der in der Fig. 2 dargestellten Schaltungsanordnung. Sie besteht im wesentlichen aus zwei monostabilen Kippstufen 11 und 12 zur zeitlichen Ansteuerung der Schaltungsanordnung. Schalttransistoren 13, 14 und 15 verbinden die Magnetspulen 3 in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal eines Verstärkers 16, der den Erregerstrom IER und den Haltestrom IH regelt, mit einer Konstantspannungsquelle 17. Der Verstärker 16, der als Stromregler geschaltet ist, liegt mit seinem positiven Eingang an einem Spannungsteiler aus den Widerständen 18 bis 22 und dem zugeordneten Schalttransistor 23. Der Schalttransistor 23, der über die Kippstufe 12 angesteuert wird, verändert in Abhängigkeit von dem gewünschten Strom in der Spule 3 das Teilerverhältnis des Spannungsteilers 18-22, der über den Widerstand 18 mit einer Referenzspannungsquelle 24 in Verbindung steht. Der negative Eingang des Verstärkers 16 liegt an einem Messwiderstand 25 zur Feststellung des Istwertes des Stromes in den Spulen 3a an. Die weiteren Widerstände 26 bis 30 dienen in bekannter Weise zur Anspassung der Schalttransistoren.
- Die eigentliche Funktion der in der Fig. 2 dargestellten Schaltungsanordnung werden im folgenden anhand der Fig. 2, dem Stromzeitdiagramm der Fig. 3 und dem Weg-Zeit-Diagramm der Fig. 4 erläutert.
- Zum Zeitpunkt T1 werden über den am Eingang 31 angelegten Startimpuls die monostabilen Kippstufen 11 und 12 gesetzt. Damit öffnet sich über die Transistoren 15, 14 der Schalttransistor 13 und die Spule 3 wird an die Spannungsquelle 17 angelegt. Der Strom steigt sprungartig bis zum Wert des Erregerstromes IER an. Unter der Wirkung des erzeugten Magnetfeldes werden der Ankerhebel 2 und der Druckhammer 1 beschleunigt, wobei zum Zeitpunkt T2 der Ankerhebel 2 an den Polflächen der Magnetspulen 3 oder am Anschlag 32 aufprallt und der Druckhammer 1 sich deshalb vom Ankerhebel 2 löst. Danach kippt die monostabile Kippstufe 12 entsprechend dem Kurvenverlauf K12 der Fig. 3 und wird auf den Haltestrom IH zurückgeschaltet. Der von der Abdruckstelle zurückprallende Druckhammer 1 trifft zum Zeitpunkt T3 auf den Ankerhebel 2 auf und verleiht ihm dadurch einen Stoss. Der Ankerhebel 2 löst sich von den Magnetspulen 3 und trifft zum Zeitpunkt T4 auf die Anschlagfläche 4 auf. Der Druckhammer 1 selbst wird über den Winkelhebel 5 gebremst, ungefähr zu diesem Zeitpunkt wird ausserdem der Haltestrom IH mit Rückkehr des monostabilen Kippgliedes 11 inseineAusgangsiageausgeschaitet. Der Ankerhebel 2 prallt nun von der Anschlagfläche 4 ab und trifft zum Zeitpunkt T5 auf den Druckhammer 1 auf. Dadurch wird der Druckhammer 1 noch stärker gebremst, so dass zum Zeitpunkt T6 sowohl der Ankerhebel 2 als auch der Druckhammer 1 wieder ihre Ausgangsstellung erreicht haben und sich in Ruhe befinden.
- Um einen derartigen Bewegungsablauf zu erzielen, sind ausserdem die Massenträgheitsmomente des Druckhammers 1 und des Ankerhebels 2 so aufeinander abgestimmt, dass sie das Verhältnis von etwa 2:1 aufweisen. Dabei haben bei einer Ausführungsform der Druckhammeranordnung die einzelnen Elemente folgende Werte:
- Massenträgheitsmoment des Druckhammers 140 g.cm2
- Massenträgheitsmoment des Ankerhebels 72 g.cm2
- Masse des Druckhammers 4,2 g,
- Abstand des Druckhammers von der Drehachse des Ankerhebels 58 mm,
- Länge des Ankerhebels 65 mm,
- Masse des Ankerhebels mit Anker 12 g,
- max. Weglänge des Stössels 7 mm,
- max. Weglänge des Stössels bis zum Freiflug 2,6 mm,
- max. Erregerstrom 2A
- Halterstrom IH 0.3A.
- Selbstverständlich sind neben dem beispielsweise beschriebenen Bewegungsverlauf durch entsprechende Dimensionierung der Ströme noch verschiedene andere Bewegungsabläufe möglich. So kann beispielsweise die Höhe des Haltestromes so dimensioniert sein, dass der zurückkehrende Druckhammer 1 den noch angezogenen Ankerhebel zwar löst, dass dieser aber vor Erreichen der Anschlagfläche 4 erneut angezogen wird und mit dem nachfolgenden Druckhammer 1 zusammenstösst. Dabei müssen die Massenträgheitsmomente des Druckhammers und des Ankerhebels 2 so aufeinander abgestimmt sein, dass nach wenigen Stössen der Druckhammer 1 und der Ankerhebel 2 zusammen die Anschlagfläche 4 mit geringer Geschwindigkeit erreichen. Beim Erreichen der Anschlagfläche 4 wird der Haltestrom abgeschaltet.
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