Druckhammervorrichtung

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Tauchankermagnetsystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

[0002] Tauchankermagnetsysteme als Antriebsvorrichtungen für den Druckhammer in Typendruckeinrichtungen oder Drucknadeln in Mosaikdruckeinrichtungen sind in der Drucktechnik allgemein bekannt und mit Erfolg zur Anwendung gelangt. So wird im IBM-Technical Disclosure Bulletin Vol. 15 Nr. 8 vom Januar 1973, Seite 2356 ein derartiges Tauchankermagnetsystem für eine Typendruckeinrichtung beschrieben. Eine Ansteuerschaltung für Druckhammersysteme wird im IBM Technical Disclosure Bulletin Vol.19, No. 8, Jan. 77 S. 3107 -3108 beschrieben.

[0003] Werden Tauchankermagnetsysteme in Anschlagdruckern verwendet, so hängt die maximal erreichbare Geschwindigkeit im wesentlichen einerseits von der erreichbaren Ausschlaggeschwindigkeit des Druckhammers, andererseits davon ab, wie schnell es gelingt, den als Anker des Magnetsystems ausgebildeten Druckhammer nach erfolgtem Abdruck prellfrei in seine Ausgangslage zurückzubringen.

[0004] 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 Gewichtsgründen Grenzen gesetzt.

[0005] Die Rückgeschwindigkeit des Ankers nach erfolgtem Abdruck im Tauchankermagnetsystem und damit die Zeit, die vergeht, bis das Tauchankermagnetsystem erneut aktiviert werden kann, hängt außerdem stark von der Dämpfung ab, die der Druckhammer am Aufzeichnungsträger erfährt.

[0006] Der Dämpfungsgrad ist dabei u. a. stark von der Anzahl der Verwendeten Nutzen beim Druckvorgang abhängig.

[0007] Aufgabe der Erfindung ist es, für eine Druckhammervorrichtung in einem Typen- oder Mosaikdrukker 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. Der Anker soll außerdem nach erfolgtem Abdruck möglichst schnell in seine Ausgangslage rückführbar sein.

[0008] Diese Aufgabe wird bei einem Tauchankermagnetsystem der eingangs genannten Art durch die in den Patentansprüchen bezeichneten Merkmale gelöst.

[0009] Stellt man den axialen Kräfteverlauf in Abhängigkeit 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 wesentlich vergrößern. Bremst man außerdem den Anker nach dem Abdruck bei der Rückkehr in seine Ausgangslage dann über einen Bremsimpuls konstanter Länge ab, wenn sich der Antriebsteil des Ankers in einem Bereich befindet, bei der die Kraft-Weg-Verlaufskurve linear ansteigt, findet eine selbständige Anpassung der Abbremsenergie an die sich verändernde Konsistenz der Abdruckstelle statt. Verändert man z. B. die Anzahl der Nutzen, so kehrt der Anker unterschiedlich schnell in seine Ausgangslage zurück. Damit verlagert sich entlang dem linear ansteigenden Bereich der Kraft-Weg-Kurve der Ort des Bremsimpulseinsatzes. Die Fläche unter der Kurve und damit die Bremsenergie ist infolgedessen bei höherer Geschwindigkeit größer als bei gedämpften, mit niedrigerer Geschwindigkeit in seine Ausgangslage zurückkehrenden Druckhammer.

[0010] Ordnet man gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform im Tauchankermagnetsystem noch zusätzlich eine Lichtschranke an, so läßt sich außerdem die Ansteuerung eines derartigen Tauchankermagnetsystems wesentlich vereinfachen.

[0011] Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden beispielsweise näher beschrieben.

[0012] Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines bekannten Tauchankermagnetsystems mit zugehörigem Kraft-Weg-Diagramm,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Tauchankermagnetsystems gemäß der Erfindung mit zugehörigem Kraft-Weg-Diagramm,

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Tauchankermagnetsystems gemäß der Erfindung mit ringförmiger Nut im Anker mit zugehörigem Kraft-Weg-Diagramm,

Fig. 4 eine schematische Darstellung des Bremsvorganges des Ankers im Kraft-Weg-Diagramm,

Fig. 5 ein Schnittbild eines mit einer Lichtschranke versehenen Tauchankermagnetsystems, teilweise in Schnittdarstellung,

Fig. 6 ein Blockschaltbild einer Steuerschaltungsanordnung für das Tauchankermagnetsystem und

Fig. eine schematische Darstellung der Ausgangsimpulse der Lichtschranke beim Abdruck mit den zugehörigen Ansteuerimpulsen für das Tauchankermagnetsystem.

Fig. 8 eine schematische Darstellung des Kraft-Weg-Diagramms eines Tauchankermagnetsystems entsprechend der Fig. 5.

[0013] Das in der Fig. 1 dargestellte, bisher verwendete und bekannte Tauchankermagnetsystem besteht aus einem eine zentrale Ausnehmung ZA aufweisenden stationären Joch J aus einem Material hoher Permeabilität und einem als Druckhammer einer Druckhammervorrichtung ausgebildeten und sich in Ruhestellung an einem Anschlag AS abstützenden Anker AK, dessen allein hier dargestellter kolbenartiger Antriebsteil aus einem Material hoher Permeabilität besteht. Bei Aktivierung einer Erregerspule E über eine z. B. in der Fig. 6 dargestellte Schaltungsanordnung bewegt sich der Anker AK unter Schließung des Luftspaltes L im wesentlichen geradlinig durch die zentrale Ausnehmung ZA des Joches J. Der Verlauf der Axialkraft KA, die den Anker AK vorwärts treibt, in Abhängigkeit vom Ankerweg ist in dem danebenstehenden Kraft-Weg-Diagramm dargestellt. Die Nullkoordinate bezeichnet dabei die Anlage des Ankers AK am Anschlag AS.

[0014] Bewegt sich der Anker AK 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 bei Schließung des Luftspaltes, d. h. bei Annäherung der Spitzen SJ und SA des Joches J und des Ankers AK bis zu einem Maximalpunkt M1, um dann nach Durchlauf des Ankers AK durch die zentrale Ausnehmung ZA wieder abzufallen. Nach der durch die Kraft KA vorgerufenen Beschleunigungsphase schließt sich dann bis zum Abdruck ein freier Flug des Ankers AK an. Die gesamte in dem Anker AK steckende kinetische Energie entspricht dabei der Fläche F unter der Kurve im Weg-ZeitDiagramm.

[0015] Verändert man nun entsprechend der Darstellung der Fig. 2, 3 und Fig. 5 das Joch und den Anker in seinen geometrischen Formen, so ist es durch diese geometrischen Veränderungen ohne zusätzliche Verstärkung des Magnetfeldes über den Erregerstrom in der Erregerspule E möglich, die Fläche unter der Weg-Zeit-Kurve zu vergrößern und damit die kinetische Energie. Entsprechend der Darstellung der Fig. 2 sind die für die axiale Vortriebskraft KA des Ankers im wesentlichen wirksamen Bereiche die Hinterkante SJ des Joches J und das Ende SA des Ankers AK, der radialsymmetrisch ausgebildet ist. In ihm befinden sich ringförmige kerbartige Ausnehmungen K1 bis K3, die die magnetischen Feldlinien in ihren Spitzen SA verdichten. Dadurch ergibt sich der im Kraft-Weg-Diagramm der Fig. 2 dargestellte Kurvenverlauf mit drei Maxima, die der dichtesten Annäherung der Spitzen SA der Kerben K1 bis K3 an die Kante SJ des Joches J entsprechen. Dabei entspricht das Maximum M1 der Kerbe K1, das Maximum M2 der Kerbe K2 und das Maximum M3 der Kerbe K3.

[0016] Bei einer Ausgestaltung des Ankers AK entsprechend der Darstellung der Fig. 3 befindet sich im vorderen Bereich des Antriebsteiles des Ankers AK eine Ringnut RN, die dadurch entstehenden beiden Spitzen SA der Vorderkante des Antriebsteiles des Ankers AK und der Ringnut RN erzeugen die beiden Maxima M1 und M2 im Kraft-Weg-Diagramm. Diese Vervielfachung der Maxima der Axialkraft KA durch Vervielfachung der Kanten am vorderen Teil des Ankers erzeugt zwischen den Maxima M1 und M2 einen stetig verlaufenden Zwischenbereich ZB. Dieser Bereich gliedert sich wiederum in einen abfallenden Bereich und in einen stetig ansteigenden Bereich Sb. Dieser steig, in dem größten Teil linear ansteigende Bereich, läßt sich nun in der in der Fig. 4 dargestellten Weise als Bremsbereich für den nach dem Abdruck in seine Ausgangslage zurückkehrenden Anker AK ausnützen. Dabei zeigt das in der Fig. 4 dargestellte Kraft-Weg-Diagramm nur den stetig ansteigenden Bereich SB zwischen zwei Maxima M1 und M2. Die Fläche F1 entspricht dabei der aufgewendeten, einem Bremsimpuls vorbestimmter Länge entsprechenden Bremsenergie eines relativ stark durch z. B. mehrere Nutzen gedämpften Ankers AK, wobei die Fläche F2 der durch den gleichen Bremsimpuls angeführten Bremsenergie eines relativ ungedämpften Ankers AK entspricht. Das Abbremsen geschieht dabei in der nachstehend beschriebenen Weise.

[0017] Bei einem im folgenden noch ausführlich beschriebenen Tauchankermagnetsystem der Fig. 5 ist ein Sensor 12, bestehend aus einer Lichtschranke, angeordnet. Bei der Rückkehr aus der Abdrucklage in seine Ausgangslage unterbricht der hintere Teil 6 des Ankers AK zum Zeitpunkt T4 (Fig. 7) die Lichtschranke. Die Lichtschranke generiert über eine Schaltungsanordnung entsprechend der Fig. 6 einen Bremsimpuls, der um die Zeit 4t verzögert wirksam wird. Die Geometrie des Ankers AK ist nun so abgestimmt, daß der Bremsimpuls, 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-Diagramms befindet. Das bedeutet, während der Dauer der Verzögerung 4t verändert sich in Abhängigkeit von der Gschwindigkeit des zurückkehrenden Ankers die Lage des Einsatzes des Erregerpunktes der Erregerspule auf der Kraft-Weg-Kurve vom Punkt E1 (langsam) zum Punkt E2 (schnell). Da die Impulsdauer t des Rücksetzimpulses konstant bleibt, verändert sich damit die Bremsenergie von F1 zu F2. Das bedeutet, ein schnell zurückkehrender Anker wird in gewünschter Weise stärker abgebremst als ein über z. B. mehrere Nutzen gedämpfter, oder aus anderen Gründen langsam zurückkehrender Anker AK. Die Ansteuerung eines entsprechend der Erfindung aufgebauten Tauchankermagnetsystems wird deshalb wesentlich vereinfacht.

[0018] Bei der in der Fig. 5 schematisch dargestellten Druckeinrichtung für eine Fernschreib- oder Schreibmaschine wird über einen im folgenden näher beschriebenen, entsprechend der Erfindung ausgestalteten Tauchankermagnetsystem 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. 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. Das Hauptteil HT und das Zapfenteil 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 Führungsteil 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.

[0019] 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 5 lösbar mit ihm verbunden ist. Damit können je nach Anwendungsfall des Tauchankermagnetsystems verschiedene als Druckhammer dienende Führungsteile 5 verschiedener Länge und mit verschiedenem Werkstoff aufgesetzt werden.

[0020] 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 Abtastung der Bewegung des Ankers.

[0021] Wird über die in Fig. 6 dargestellte Schaltungsanordnung die Erregerspule 3 aktiviert, bewegt sich der Anker 4 unter Schließung des wirksamen Luftspaltes 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. 8 dargestellten Kraft-Weg-Diagramm dargestellt. 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 Schließung des Luftspaltes L mit Annäherung der Vorderkante UG des Zapfenteilers ZT an, bleibt aber im Verlauf der Bewegung über ZL näherungsweise konstant, um bei Annäherung der Vorderkante UG des Hauptteiles HT an die Kante der zentralen Ausnehmung ZA ein Maximum (Auslenkung EHT) zu erreichen. Nach Durchlauf des Antriebsteiles aus dem Hauptteil und dem Zapfenteil durch die zentrale Ausnehmung ZA fällt die Kraft entsprechend der Darstellung der Fig. 7 wieder ab.

[0022] Nach der durch die Kraft KA hervorgerufenen Beschleunigungsphase schließt sich dann bis zum Abdruck ein freier Flug des Ankers an. Die gesamte in dem Anker 4 steckende kinetische Energie entspricht dabei der Fläche 4 unter der Kurve im Kraft-Weg-Diagramm.

[0023] Der Verlauf der Kurve im Kraft-Weg-Diagramm läßt sich durch Variation des Verhältnisses des Durchmessers des Zapfenteiles ZT zum Durchmesser des Hauptteiles 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).

[0024] 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 Hauptteiles 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.

Länge des Zapfenteiles: 4 mm.

Material des Führungsteiles: gehärteter, unmagnetischer Stahl,

Material des Antriebsteiles (Zapfenteil + Hauptteil): Weicheisen.

[0025] Selbstverständlich ist die Ausführung des Tauchankers nicht auf das dargestellte Beispiel beschränkt. Es sind z. B. für das Antriebsteil und das Führungsteil noch andere Führungsformen denkbar. Das Zapfenteil ZT kann z. B. wiederum ein zusätzliches Zapfenteil aufweisen, oder zusätzliche kantenförmige Verdichtungsbereiche durch Ausformungen besitzen.

[0026] Die in Fig. 6 dargestellte Ansteuerschaltungsanordnung besteht im wesentlichen aus zwei Kippstufen 13 und 14 zur zeitlichen Ansteuerung der Schaltungsanordnung. Schalttransistoren 15, 16 und 17 verbinden die Erregerspule 3 in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal eines Verstärkers 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 Potentiometer ausgebildet Der Schalttransistor 25, der über die Kippstufe 13 angesteuert wird, verändert in Abhängigkeit von dem gewünschten Strom in der Spule 3 das Teilungsverhältnis des Spannungsteilers 20 bis 24, der über den Widerstand 20 mit einer Referenzspannungsquelle 26 in Verbindung steht. Der negative Eingang des Verstärkers 18 liegt an einem Meßwiderstand 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 monostabile Kippglied 14 ist über ein Verzögerungsglied 33 mit dem Ausgang der fotoelektrischen 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 Schalttransistors 17 in Verbindung.

[0027] Weiters weist die Antriebsvorrichtung eine Ankeransteuereinrichtung 36 auf. Sie enthält ein mit dem Impulseingang 34 und dem Sensor 12 verknüpftes Meßglied 37 und eine mit einem Speicher 38 und einem Vergleicher 39 versehene Vergleichssteuereinrichtung 40, deren Ausgang mit dem Rücksetzeingang der Kippstufe 13 in Verbindung steht.

[0028] Eine z. B. als Warnlampe ausgebildete Funktionswarneinrichtung 41 ist mit dem Zeitmeßglied 37 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.

[0029] Die eigentliche Funktion des in der Fig. dargestellten Tauchankersystems wird im folgenden anhand der Fig. 6 und dem Spannungszeitdiagramm der Fig. 7 erläutert. Dabei zeigt in der Fig. 7 der obere Impulszug den Verlauf der Erregerimpulse am Ausgang des ODER-Gliedes 35 und der untere Impulszug den Verlauf der Erregerimpulse am Ausgang des Sensors 12.

[0030] Zum Zeitpunkt T1 wird über den am Eingang 34 eingegebenen Startimpuls die Kippstufe 13 gesetzt und damit über das ODER-Glied 35 die Steuerstrecke der Transistoren 17 und 25 unterbrochen. Dadurch wird die Stromregeleinrichtung 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.

[0031] Unter der Wirkung des erzeugten Magnetfeldes wird der Anker 4 beschleunigt. Gleichzeitig beginnt das Zeitmeßglied 37 der Ankersteuereinrichtung 36, das z. B. als Zähler ausgebildet sein kann, seinen Betrieb. Zum Zeitpunkt T2 öffnet sich die Lichtschranke und am Ausgang des Sensors 12 tritt ein Rechteckimpuls mit 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.

[0032] 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 Durchlaufzeit von der im Speicher 38 gespeicherten Sollzeit ab, dann steuert die Zentraleinheit 39 entsprechend das Rücksetzen der Kippstufe 13 zum Zeitpunkt T3. Zum Zeitpunkt T3 wird die Kippstufe 13 in ihre ursprüngliche Lage zurückgeführt. Damit werden die Transistoren 17 und 25 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 Erregerstrom in der Spule 3.

[0033] Nach Rückkehr des Tauchankers 4 von der Abdruckstelle unterbricht er mit seinem hinteren Ende 6 zum Zeitpunkt T4 erneut die Lichtschranke des Sensors 12.

[0034] Da es sich um den Übergang vom ununterbrochenen zum unterbrochenen Sensorstrahl und damit um die ansteigende Flanke des unteren Impulszuges der Fig. 7 handelt, aktiviert das um die Zeit 4t über das Zeitglied 33 verzögerte Ausgangssignal des Sensors 12 die monostabile, mit ansteigender Impulsflanke setzbarer Kippstufe 14, die zum Zeitpunkt T5 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 4 bis zum Anschlag 11 wird der Anker 4 durch diesen Bremsstrom vollständig abgebremst und kann sich ohne Nachschwingungen an den Anschlag 11 anlegen. Zum Zeitpunkt T6 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.

[0035] 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.

[0036] 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 T2 bis T1 die Zeit T4 bis T2 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 einer Wareneinrichtung aktiviert.

[0037] Mit dem vorher beschriebenen Tauchankermagnetsystem läßt sich in einfacher Weise die Grundeinstellung der Abdruckenergie nach dem Einbau des Tauchankermagnetsystems in die Druckeinrichtung bewerkstelligen. Zu diesem Zweck weist die Ansteuerschaltungsanordnung ein Potentiometer 20 auf, über das der Erregerstrom in der Spule 3 einstellbar ist. Zusätzlich dazu ist an den Ausgang des Sensors 12 ein Meßglied 42 ankoppelbar, das z. B. aus einer Zeitmeßeinrichtung mit zugehöriger Anzeigeeinrichtung bestehen kann, über das die Durchlaufzeit des Ankers von der Anfangsunterbrechung der Lichtschranke bis zur Unterbrechung der Lichtschranke bei der Rückkehr des Ankers in die Ausgangslage gemessen wird. Diese Durchlaufzeit des Ankers ist ein Maß für die Abdruckenergie und bei der Grundeinstellung des Tauchankermagnetsystems nach dem Einbau in die Druckeinrichtung kann man diese Zeit mit einer vorgegebenen Sollzeit vergleichen und durch Verändern des Potentiometers 20 eine Grundeinstellung des Erregerstromes in der Spule 3 vornehmen. Damit ist es möglich, die bei der Fertigung zwangsläufig auftretenden Toleranzen und die dadurch hervorgerufenen Schwankungen des magnetischen Materials und des Spulenstromes auszugleichen.

[0038] Selbstverständlich ist die Ausführung der Antriebsvorrichtung nicht auf das dargestellte Beispiel beschränkt. So sind für die einzelnen Elemente noch andere Ausführungsformen denkbar. Der Sensor 12 kann z. B. auch ein die Bewegung des Ankers durch Induktion erfassendes Element sein, oder es können im Ankerweg zwei Sensoren angeordnet sein.

Ansprüche

1. 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 in 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, wobei die zentrale Ausnehmung (ZA) des Joches (J) an ihrem dem Antriebsteil des Ankers (AK, 4) in Ruhestellung zugewandtem Teil und der Antriebsteil des Ankers (4) selbst, magnetische Verdichtungsbereiche (KN, SJ) formend, kantenartig ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich, am Joch (J) und/oder am Antriebsteil (AK, W) weitere kantenartig ausgebildete magnetische Verdichtungsbereiche (SA, K1, K2, K3, UG) eingearbeitet bzw. ausgebildet sind.

2. Tauchankermagnetsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichtungsbereich des Antriebsteiles (AK) aus einer ringförmigen Nut (RN) besteht.

3. Tauchankermagnetsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der der zentralen Ausnehmung (ZA) zugewandte Teil des Antriebsteiles des Ankers (4) einen zylinderförmigen Hauptteil (HT) und mindestens einen darauf vorsprungartig angeordneten zylinderförmigen Zapfenteil (ZT) mit verringertem Durchmesser besitzt, die jeweils magnetische Verdichtungsbereiche bildende kantenförmige Übergänge (UG) aufweisen, und daß der Anker ein den Zapfenteil (ZT) umschließendes Führungsteil (5) aus unmagnetischem Material besitzt.

4. Tauchankermagnetsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsteil (5) auf dem Antriebsteil (HP, ZT) des Ankers austauschbar befestigt ist.

5. Tauchankermagnetsystem nach einem der Ansprüche 3 oder4, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Durchmesser des Zapfenteiles (ZT) zum Durchmesser des Hauptteiles (HT) wie näherungsweise 1 : 2 verhält.

6. Tauchankermagnetsystem nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsteil (5) aus gehärtetem Stahl besteht.

7. Tauchankermagnetsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (4) von zwei sich auf dem stationären Joch (J) abstützenden Buchsen (7 und 8) geführt ist.

8. Tauchankermagnetsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Bewegungsbereich des Ankers eine Abhängigkeit von der Bewegung des Ankers (AK) ein Ausgangssignal generierender Sensor (12) angeordnet ist.

9. Tauchankermagnetsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (12) aus einer in Abhängigkeit vom Wechsel zwischen Freigabe und Unterbrechung einer Vorderstrecke durch den Anker (4, 6) ein Ausgangssignal generierenden fotoelektrischen Schalteinrichtung besteht.

10. Tauchankermagnetsystem nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (12) in dem der Druckstelle abgewandten Bereich des Tauchankermagnetsystems in einem definierten Abstand vom hinteren Anschlag angeordnet ist.

11. Tauchankermagnetsystem nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (12) mit einer Ansteuerschaltungsanordnung für das Tauchankermagnetsystem in Verbindung steht, die derart ausgebildet ist, daß sie bei Empfang eines Bedarfsweise über ein Verzögerungsglied (33) verzögerten, von dem in seine Ausgangslage zurückkehrenden Druckhammer ausgelösten Steuersignal einen Bremsimpuls auslöst.

12. Tauchankermagnetsystem nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltungsanordnung (Fig. 6) zum Betrieb des Tauchankermagnetsystems vorgesehen ist, die derart ausgestaltet ist, daß dann ein das Tauchankermagnetsystem erneut aktivierender Bremsimpuls (t) vorbestimmter Dauer ausgelöst wird, wenn der nach dem Abdruck in seine Ausgangslage sich zurückbewegende Antriebsteil des Ankers (4) sich in einem linear ansteigenden Teil (SB) des stetig verlaufenden, dem Zwischenbereich (ZB) der Kraftwegkurve entsprechenden Wegebereich befindet.

13. Tauchankermagnetsystem nach Anspruch 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Verlauf des Erregerstromes in der Erregerspule (3) des Tauchankermagnetsystems in Abhängigkeit von einer über den Sensor (12) erfaßten Durchlaufzeit einer definierten Ankerwegstrecke steuernde Ankersteuereinrichtung (36) vorgesehen ist.

14. Tauchankermagnetsystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankersteuereinrichtung (36) aus einem das Ausgangssignal des Sensors (12) und das Startsignal des Tauchankermagnetsystems (34) erfassenden Zeitmeßglied (37) mit nachgeschalteter, einen Speicher (38) für die Solldurchlaufzeit enthaltenden Vergleichssteuereinrichtung (40) besteht.

15. Tauchankermagnetsystem nach Anspruch 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Einbau des Ankermagnetsystems in eine Druckeinrichtung die Grundeinstellung der toleranzbedingt schwankenden Abdruckenergie des Tauchankermagnetsystems dadurch erfolgt, daß über den Sensor (12) mit zugeordneter Meßeinrichtung (42) die Durchlaufzeit des Ankers bei einem Abdruckvorgang erfaßt und in Abhängigkeit davon über ein Stellelement (20) eine Einstellung des Ankererregerstromes erfolgt.

16. Tauchankermagnetsystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellelement als Potentiometer (20) ausgebildet ist.

17. Tauchankermagnetsystem nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß dem Tauchankermagnetsystem eine Funktionswarneinrichtung (41) zugeordnet ist, die in Abhängigkeit von einer über den Sensor (12) erfaßten Durchlaufzeit einer definierten Ankerwegstrecke ein Warnsignal generiert.

Claims

1. A magnetic plunger-type armature system having a stationary yoke which has a central recess and consists of a material of high permeability, and an armature in the form of a printing hammer of a printing hammer device supported in a stop in the rest position, with a piston-like driving component of high permeability which can be guided in a straight line through the central recess of the yoke whilst closing the air gap upon activation of an excitation coil, wherein on its part which faces the driving component of the armature (AK, 4) in the rest position, and the central recess (ZA) in the facing part of the yoke (J) together form magnetic concentration regions (KN, SJ), and are of edge-like design characterised in that further edge-like magnetic concetration regions (Sa, K1, K2, K3, UG) are additionally incorporated or formed on the yoke (J) and/or on the driving component (AK, W).

2. A magnetic plunger-type armature system as claimed in Claim 1, characterised in that the further concentration region of the driving component (AK) consists of an annular groove (RN).

3. A magnetic plunger-type armature system as claimed in Claim 1, characterised in that the part of the driving component o the armature (4) which faces the central recess (ZA) has a cylindrical main part (HT) and at least one cylindrical pin part (ZT) arranged thereon like a projection of reduced diameter, which parts respectively possess edge-like passages (UG) which form magnetic concentration regions, and that the armature has a guide component (5) of non-magnetic material which surrounds the pin part (ZT).

4. A magnetic plunger-type armature system as claimed in Claim 3, characterised in that the guide component (5) is exchangeabley fixed on the driving component (HP, ZT) of the armature.

5. A magnetic plunger-type armature system as claimed in one of Claims 3 or 4, characterised in that the ratio of the diameter of the pin part (ZT) to the diameter of the main part (HT) is approximately 1 : 2.

6. A magnetic plunger-type armature system as claimed in one of Claims 3 to 5, characterised in that the guide component (5) consists of hardend steel.

7. A magnetic plunger-type armature system as claimed in one of Claims 1 to 6, characterised in that the armature (4) is guided by two sleeves (7 and 8) supported on the stationary yoke (J).

8. A magnetic plunger-type armature system as claimed in one of Claims 1 to 7, characterised in that a sensor (12) is arranged in the motion region of the armature which generates an output signal in dependence upon the movement of the armature (AK).

9. A magnetic plunger-type armature system as claimed in Claim 8, characterised in that the sensor (12) consits of a photo-electric switching device which generates an output signal in dependence upon the change between the armature (4, 6) clearing and interrupting a forward path.

10. A magnetic plunger-type armature system as claimed in one of Claims 8 or 9, characterised in that the sensor (12) is arranged at a defined distance from the rear stop in the region of the magnetic plunger-type armature system which faces away from the printing location.

11. A magnetic plunger-type armature system as claimed in one of Claims 8 to 10, characterised in that the sensor (12) is connected to a control circuit arrangement for the magnetic plunger-type armature system, such that it triggers a braking signal upon reception of a control signal, deplayed by a delay element (33) if necessary, after triggered by the return of the printing hammer to its starting position.

12. A magnetic plunger-type armature system as claimed in one of Claims 8 to 11, characterised in that there is provided a circuit arrangement (Fig. 6) for operating the magnetic plunger-type armature system such that a braking pulse (t) which re-activates the magnetic plunger-type armature system and has a predetermined duration is triggered when the driving component of the armature (4), which returns into its starting position after the impression, is present in a linearly rising part (SB) of the steadily extending path region which corresponds to the intermediate region (ZB) of the characteristic of the force path.

13. A magnetic plunger-type armature system as claimed in Claims 8 to 12, characterised in that an armature control device (36) is provided which controls the course of the excitation current in the excitation coil (3) of the magnetic plunger-type armature system in dependence upon a transit time of a defined armature path length picked up by the sencor (12).

14. A magnetic plunger-type armature system as claimed in Claims 13, characterised in that the armature control device (36) consists of a time measuring element (37) which picks up the output signal of the sensor (12) and the starting signal of the magnetic plunger-type armature system (34) and has a following comparison control device (40) comprising a store (38) for the theoretical transit time.

15. A magnetic plunger-type armature system as claimed in Claims 8 to 14, characterised in that following the installation of the magnetic armature system into a printing device the basic adjustment of the fluctuating printing energy of the magnetic plunger-type armature system, which is subjet to tolerance, is carried out in that the transit time of the armature during an impression process is picked up by means of the sensor (12) with the assigned measuring device (42) and in dependence thereon an adjustment of the armature excitation current is effected via a setting element (20).

16. A magnetic plunger-type armature system as claimed in Claim 15, characterised in that the setting element is designed as a potentiometer (20).

17. A magnetic plunger-type armature system as claimed in one of Claims 8 to 16, characterised in that the magnetic plunger-type armature system is assigned a function warning device (41) which generates a warning signal in dependence upon a transit time of a defined armature path stretch, which is determined by means of the sensor (12).

Revendications

1. Système magnétique à noyau plongeur comprenant une culasse stationnaire avec une ouverture centrale, en un matériau de haute perméabilité et une armature réalisée comme le marteau imprimant d'un dispositif à marteau imprimant et s'appuyant et s'appuyant en position de repos dans une butée, armature qui possède une pièce d'entraînement semblable à un piston en un matériau à haute perméabilité, qui, avec fermeture de l'entrefer, peut être guidée essentiellement en ligne droite à travers l'ouverture centrale de la culasse à la mise sous tension d'une bobine d'excitation, des zones de densification magnétique (KN, SJ) en forme d'arêtes étant formées sur la partie de l'ouverture centrale (ZA) de la culasse (J) dirigée vers la pièce d'entraînement de l'armature (AK, 4) en position de repos et par la pièce d'entraînement de l'armature (4) elle-même, caractérisé en ce que d'autres zones de densification magnétique (SA, K1, K2, K3, UG) en forme d'arêtes sont réalisées par creusement ou sont conformées en plus sur la culasse (J) et/ou sur la pièce d'entraînement (AK, 4).

2. Système magnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la zone supplémentaire de densification de la pièce d'entraînement (AK) est formée par une gorge annulaire (RN).

3. Système magnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la portion de la pièce d'entraînement de l'armature (4) dirigée vers l'ouverture centrale (ZA) possède une partie principale cylindrique (HT) et au moins une partie cylindrique ou téton (ZT) de plus petit diamètre disposé sur elle, qui présentent des transitions en forme d'arêtes (UG) constituant des zones de densification magnétique, et en ce que l'armature possède une pièce de guidage (5) en matériau amagnétique qui entoure le téton (ZT).

4. Système magnétique selon la revendication 3, caractérisé en ce que la pièce de guidage (5) est fixée interchangeable sur la pièce d'entraînement (HP, ZT) de l'armature.

5. Système magnétique selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que le diamètre du téton (ZT) et le diamètre de la partie principale (HT) ont un rapport d'environ 1 : 2.

6. Système magnétique selon une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la pièce de guidage (5) est en acier trempé.

7. Système magnétique selon une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'armature (4) est guidée par deux coussinets (7 et 8) appuyés sur la culasse stationnaire (J).

8. Système magnétique selon la revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'un capteur (12), produisant un signal de sortie en fonction du mouvement de l'armature (AK), est disposé dans la zone de mouvement de l'armature. rei

9. Système magnétique selon la revendication 8, caractérisé en ce que le capteur (12) est constitué d'un dispositif de commutation photoélectrique qui produit un signal de sortie en fonction de l'alternance entre la libération et la coupure d'une trajectoire avant par l'armature (4, 6).

10. Système magnétique selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que le capteur (12) est disposé dans la zone éloignée du point d'impression du système magnétique à noyau plongeur, à une distance définie de la butée arrière.

11. Système magnétique selon une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que le capteur (12) est en liaison avec un montage de commande pour le système magnétique à noyau plongeur, qui est réalisé de manière à déclencher une impulsion de freinage à la réception d'un signal de commande qui est déclenché par le marteau imprimant retournant à sa position de départ et qui est retardé en cas de besoin par un élément de retard (33).

12. Système magnétique selon une des revendications 8 à 11, caractérisé par un montage (figure 6), pour faire fonctionner le système magnétique à noyau plongeur, qui est réalisé de manière à déclencher une impulsion de freinage (t) de durée prédéterminée, actionnant de nouveau le système magnétique à noyau plongeur, lorsque la pièce d'entraînement de la'armature (4), pendant le retour à sa position de départ à la suite de l'impression, se trouve dans une partie à montée linéaire (SB) de la zone de course à allure régulière correspondant à la zone intermédiaire (ZB) de la courbe force-course.

13. Système magnétique selon les revendications 8 à 12, caractérisé par un dispositif de commande d'armature (36) qui commande la variation du courant d'excitation dans la bobine d'excitation (3) du système magnétique à noyau plongeur en fonction d'un temps de passage, détecté au moyen du capteur (12), d'un tronçon défini de la course de l'armature.

14. Système magnétique selon la revendication 13, caractérisé en ce que le dispositif de commande d'armature (36) est constitué d'un élément de mesure de temps (37) qui détecte le signal de sortie du capteur (12) et le signal de départ du système magnétique à noyau plongeur (34) et qui est suivi d'un dispositif de commande à comparaison (40) contenant une mémoire (38) pour le temps de passage de consigne.

15. Système magnétique selon les revendications 8 à 14, caractérisé en ce que, après le montage du système magnétique à noyau plongeur dans un dispositif d'impression, le réglage de base de l'énergie d'impression du système magnétique à noyau plongeur, qui varie par suite de tolérances, est réalisé déterminant le temps de passage de l'armature lors d'une opération d'impression, au moyen du capteur (12) et d'un dispositif de mesure (42) qui y est associé, et en réglant en fonction de cela le courant d'excitation de la bobine au moyen d'un élément de réglage (20).

16. Système magnétique selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'élément de réglage est un potentiomètre (20).

17. Système magnétique selon une des revendications 8 à 16, caractérisé en ce qu'un dispositif avertisseur (41) pour le fonctionnement est coordonné avec le système magnétique à noyau plongeur, qui produit un signal d'avertissement en fonction d'un temps de passage, détecté au moyen du capteur (12), d'un tronçon défini de la course de l'armature.

Zeichnung