DE3328065A1

DE3328065A1 - Druckhammervorrichtung

Info

Publication number: DE3328065A1
Application number: DE19833328065
Authority: DE
Inventors: Norman Edwin 92667 Villa Park Calif. Farb
Original assignee: Printronix LLC
Current assignee: Printronix LLC
Priority date: 1982-08-06
Filing date: 1983-08-03
Publication date: 1984-02-09
Also published as: JPS5948168A; FR2531379B1; FR2531379A1; GB2126168A; CA1216772A; GB2126168B; JPH0114032B2; DE3328065C2; GB8320281D0

Description

Druckhammervorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf Rasterzeilendrucker, insbesondere eine damit verwendbare Druckhammervorrichtung, bei der biegsame Hammerfedern, die normalerweise durch einen Magnetaufbau in einer Einfahrlage gehalten sind, selektiv ausgelöst werden und mittels Druckspitzen, die an den freien Enden der Hammerfedern vorgesehen sind, ein Rasterdruckmuster erzeugen.

Es ist bereits bekannt, bei einem Rasterzeilendrucker eine hin- und hergehende Schalteinheit vorzusehen, die ein Hammerwerk aufweist, in dem eine Mehrzahl von langen elastischen und im wesentlichen parallelen Hammerfedern, die an ihren freien Enden Druckspitzen aufweisen und die selektiv aus Einfahrpositionen freigegeben werden, ein Farbband auf ein an einer Walze anliegendes Papier drücken, während sich die Schalteinheit relativ zu dem Schreibpapier hin- und herbewegt. Eine solche Vorrichtung ist- z. B. in der US-PS 3 941 051 angegeben. Dabei verwendet dar; Hammerwerk f-inp Druckhammervorri chtuny, die zwischen U.-.n ortsfesten und d< r, freien Enden der Hämmere] emente, die r-inander entgegengesetzt sind, einen im wesentlichen C-ioriuiyen Magnetkreis bildet. Der Magnetkreis umfaßt einen gemeinsamen Dauermagnet, mit dem die ortsfesten Enden der Hammerelemente gekoppelt sind, ferner einen gemeinsamen magnetischen Rückführweg, der mit dem Dauermagnet gegenüber den Hammerelementen gekoppelt ist, und eine Mehrzahl Polstücke, die sich jeweils von dem magnetischen Rückführweg nach außen erstrecken und damit in einer Polstückspitze enden, die dem freien Ende des Hammerelements zugewandt ist. Der Magnetfluß vom Dauermagnet zieht das Hammerelement normalerweise aus

einer Neutrallage in eine federbelastete Einfahrlage gegen das Polstück. Jedesmal, wenn eine das Polstück umgebende Wicklung momentan erregt wird, wird die Anziehungskraft des Dauermagnets ausreichend lang überwunden, so daß das Hammerelement aus der Einfahrlage freigegeben wird und in Richtung des Farbbands und des Schreibpapiers fliegt. Nach dem Anschlagen der Druckspitze an dem Farbband und dem Papier federt das Hammerelement in die federbeaufschlagte Einfahrlage zurück und ist für die nächste Erregung der Wicklung bereit.

Die Druckhammervorrichtung nach der genannten US-PS verwendet ein einziges Polstück mit jeder Hammerfeder. Es wurde gefunden, daß die Leistungsfähigkeit solcher Vorrichtungen dadurch gesteigert werden kann, daß ein zweites Polstück vorgesehen wird (vgl. z. B. die ÜS-PS 4 233 894). Bei dieser Druckhammervorrichtung kontaktiert die Hammerfeder das primäre oder erste Polstück und bildet gleichzeitig einen Magnetspalt mit einem sekundären oder zweiten Polstück, das zwischen dem ersten Polstück und dem ortsfesten Ende der Hammerfeder angeordnet ist. Der durch das zweite Polstück ■.jebildete Magnetspalt und der durch das zweite Polstück erzeugt«³ zusätzliche Magnetflußweg verbessern gemeinsam die Freigabe- und Einfahr-Kennlinien der Druckhammervorrichtung. Eine alternative Vorrichtung, die zwei verschiedene Polstükke für jede Hammerfeder verwendet und ähnliche Vorteile aufweist, ist in der US-PS 4 258 623 angegeben.

Die in den verschiedenen US-Patentschriften angegebenen Druckhammervorrichtungen arbeiten zuverlässig und hochwirksam in Druckern, die eine Geschwindigkeit von bis zu 600 Zeilen/min und höher haben. In diesem Zusammenhang wurde beobachtet, daß der Verschleiß der Druckhammervorrichtungen

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sich bei den höheren Druckgeschwindigkeiten drastisch erhöht. Damit wird ein Verschleiß, der bei Druckgeschwindigkeiten bis zu 300 Zeilen/min keine Rolle spielt, zu einem wesentlichen Faktor, der die Lebensdauer der Druckhammervorrichtungung beeinflußt, wenn Drucken mit 600 Zeilen/min ständig verlangt wird. Die Erfahrung hat gezeigt, daß ein erheblicher Verschleiß sowohl an der Hammerfeder als auch an der Spitze des ersten Polstücks bei hohen Druckgeschwindigkeiten auftreten kann, und zwar durch das häufige Anschlagen des freien Endes der Hammerfeder an dem ersten Polstück jedesmal, wenn die Hammerfeder vom Punktdruckvorgang in die Einfahrlage zurückfedert. Mit der Zeit wird eine kraterförmige Vertiefung in dem freien Ende der Hammerfeder ausgebildet, die bis zu 0,04 mm tief werden kann. Schließlich kann die Hammerfeder sogar brechen, oder es wird schwierig, sie nach jedem Druckschritt in die Einfahrlage zurückzuziehen, und zwar aufgrund des vergrößerten Magnetspalts zwischen der Spitze des Polstücks und der durch den Krater definierten Hammerfeder. Die Spitze des Polstücks unterliegt ebenfalls einem Verschleiß. Versuche.', den Verschleiß dadurch zu minimieren, daß die Polstückspitze mit Kunststoffen anci anderen Elastomeren überzogen wird, haben nur einen t;ehi begrenzten Erfolg gehabt, und zwar offenbat aufgrund des relativ starken Aufschlags und der daraus resultierenden Tendenz solcher Werkstoffe, schnell zu verschleißen, was wiederum einen häufigen Austausch erfordert und damit das Problem noch verstärkt.

Außer den Verschleißproblemen, die durch höhere Druckgeschwindigkeiten bei den Druckhammervorrichtungen der genannten US-Patentschriften noch verstärkt werden, gibt es weitere Betriebseigenschaften solcher Vorrichtungen, die immer noch verbesserbar sind. Z. B. ist der zur Erregung der

auf dem ersten Polstück angeordneten Wicklung benötigte Strom zur Freigabe der Hammerfeder ein wesentlicher Faktor im Hinblick auf den Gesamtstromverbrauch des Druckers. Jede Verringerung des Stroms, der zur Freigabe der Hammerfedern benötigt wird, während gleichzeitig befriedigende Betriebseigenschaften der Druckhammervorrichtung erzielbar sind, ist eine willkommene Verbesserung. Eine solche Verringerung des Stromverbrauchs geht häufig mit einer Verbesserung der tatsächlichen Auslösekennlinie der Hammerfeder einher. Ferner wurde bei Hochgeschwindigkeits-Druckvorgängen beobachtet, daß an Teilen der Hammerfeder, die nicht an dem Polstück aufschlagen, eine Art von Metallkorrosion infolge von Abrieb und Gesamtvibration der Vorrichtung auftreten kann. Dies wurde z. B. an den Grenzflächen zwischen der Hammerfeder und angrenzenden Materialien beobachtet, an denen die Feder mit ihrem ortsfesten Ende gesichert ist. Eine solche Metallkorrosion trägt ebenfalls zu einer Verkürzung der Lebensdauer der Hammerfedern bei.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer verbesserten Druckhammervorrichtung, bei der der Abrieb, der aus dem ständigen Anschlagen der Hammerfedern an den Polst'ücken des Magnetaufbaue resultiert, verringert oder minimiert wird; dabei sollen ferner weitere Vorteile hinsichtlich anderer Verschleißarten sowie relativ zu den tatsächlichen Betriebskennlinien der Vorrichtung erzielbar sein.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch eine Druckhammervorrichtung mit einem Zwischenhebelpunkt gelöst. Dieser ist durch eine Anschlagvorrichtung gebildet, deren eine Fläche der Hammerfeder an einem Mittenabschnitt derselben zwischen dem ortsfesten und dem freien Ende zugewandt ist. Die Druckhammervorrichtung ist so angeordnet, daß dann, wenn

die Hammerfeder in die Einfahrlage gezogen wird, der Mittenabschnitt der Hammerfeder an der Anschlagvorrichtung anschlägt und dann an dieser anliegt. Gleichzeitig bildet die Hammerfeder einen Magnetspalt mit dem primären oder ersten Polstück, wodurch sich die mit einem kontaktierenden Polstück und einem gesonderten, einen Magnetspalt bildenden Polstück erzielbaren Vorteile einstellen.

Die Anschlagvorrichtung ist bevorzugt mit einer Lage aus einem Kunststoff oder einem gleichartigen Elastomer, etwa Kapton, überdeckt, wodurch ein elastomerer nichtmetallischer Hebelpunkt geschaffen wird. Dieses Merkmal wirkt zusammen mit der Positionierung des Anschlagbereichs an einem Mittenbereich der Hammerfeder dahingehend, den Grenzflächenverschleiß zwischen der Hammerfeder und der Anschlagvorrichtung stark zu vermindern, während gleichzeitig die Gefahr eines Ermüdungsbruchs der Hammerfeder stark minimiert wird. Schwingungen und andere Energieformen werden ohne weiteres absorbiert, und die Auslenkung der Hammerfeder selbst ist so ausgelegt, daß eine Metallkorrosion d^r Hammerfeder an ihr-je· ortsfesten Ende minimiert wird. Gleichzeitig wird die Hammerfeder leichter als bisher freigegeben und verbrät·}.* weniger Auslösest coin als viele der ei nuanq.s genannten Vorrichtungen.

In bevorzugter Ausbildung der Erfindung ist die Anschlagvorrichtung durch ein zweites oder sekundäres Polstück gebildet, das mit dem ortsfesten Ende der Hammerfeder so montiert ist, daß es sich im wesentlichen parallel zu und im Abstand von der Hammerfeder zwischen dem ortsfesten Ende und dem Mittenabschnitt derselben erstreckt. Das zweite Polstück endet in einer Polstückspitze, die eine Anschlagfläche zur Aufnahme und zum Halten des Mittenabschnitts der Hammerfeder

bildet. Diese Anschlagfläche ist mit einer dünnen Kapton-Lage überdeckt. Ein Stück Kapton ist an einem unteren Abschnitt des zweiten Polstücks so befestigt, daß es sich längs dem Polstück und dann über die die Anschlagfläche bildende Polstückspitze erstreckt. Der Grenzflächenverschleiß ist zwar erheblich geringer als im Fall der bekannten Druckhammervorrichtungen, er kann jedoch noch weiter dadurch vermindert werden, daß die Spitze des zweiten Polstücks oder einer anderen Anschlagvorrichtung nahe am Knoten der Schwingung zweiter Ordnung der Hammerfeder in der Federebene vorgesehen wird.

Die Druckhammervorrichtung nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine Hammerfeder mit einem ortsfesten und einem entgegengesetzten freien Ende sowie einem am freien Ende befestigten Druckelement, durch einen Magnetaufbau, der die Hammerfeder an deren ortsfestem Ende festlegt, durch ein Polstück, das an dem Magnetaufbau befestigt ist und in einer Polstückspitze endet, die dem freien Ende der Hammerfeder zugewandt angeordnet ist, durch eine Hammerfeder-Anschlagvotrri chtung , die der H amme rf eder zugewandt an einem Mittenabschnitt derselben zwischen dem ortsfesten Ende und dem freien Ende angeordnet ist, wobei die Hammerfeder in der ηichtausgelenkten Neutrallage sowohl von der Polstückspitze als auch von der Anschlagvorrichtung beabstandet ist, und durch ein mit dem Magnetaufbau gekoppeltes Glied, das selektiv ein Magnetfeld erzeugt, das die Hammerfeder in Richtung zur Polstückspitze und zur Anschlagvorrichtung anzieht, wobei Polstückspitze und Anschlagvorrichtung so angeordnet sind, daß die Hammerfeder an der Anschlagvorrichtung anschlägt und dort anliegt unter Bildung eines Magnetspalts mit der Polstückspitze, wenn die Hammerfeder sich unter dem Einfluß des Magnetfelds in eine Einfahrlage durchbiegt.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise weggebrochene Perspektivansicht eines Teils einer Schalteinheit mit einem Hammerwerk, das Druckhainmervorrichtungen nach der Erfindung verwendet;

Fig. 2 eine Vorderansicht eines Teils des Hammerwerks nach Fig. 1;

Fig. 3 eine Schnittansicht 3-3 von Fig. 2 des Hammerwerks nach Fig. 1, wobei eine Hammerfeder in einer nichtausgelenkten Neutralstellung gezeigt ist;

Fig. 4 eine der Fig. 3 ähnliche Schnittansicht, wobei jedoch die Hammerfeder in der Einfahrstellung gezeigt ist; und

Fig. 5 eine der Fig. 3 ähnliche Schnittansicht, die die Hammerfeder in ihrer äußersten Freigabestellung zeigt.

Fig. 1 zeigt eine? Schal t.ei nhei t 1ü n,it eine;n Hninmerwerk, du:. Druckhammervorrichtungen 14 verwendet. .K. u· D r uck ham;:, er vorrichtung 14 umfaßt einen anderen einer Mehrzahl Hämmer 1c. Die Schalteinheit 10 umfaßt eine hohl··, in. wesentlichen rechteckige Abdeckung 18, die ein Gehäuse für die Schalteinheit 10 bildet. Nach Fig. 1 erstreckt sich ein Haltearm 20 durch die Abdeckung 18 zur Außenseite der Schalteinheit 10 an deren einem Ende und nimmt eine Tragwelle 22 auf. Das entgegengesetzte Ende der Schalteinheit 10 weist ebenfalls einen Haltearm und eine Tragwelle auf, die zur Vereinfachung der Erklärung weggelassen sind, die aber die gleiche Funktion wie der Haltearm 20 und die Tragwelle 22 aufweisen und eine hin- und hergehende Gleitbewegung der Schalteinheit 10

ermöglichen. Gleichzeitig ist es durch die Haltearme möglich, die Schalteinheit 10 nach außen und von einem Blatt Papier 26 weg zu schwenken, das auf der relativ zum Hammerwerk 12 entgegengesetzten Seite eines Farbbands 30 angeordnet ist.

Die Art und Weise, wie die Schalteinheit 10 montiert und hin- und hergehend angetrieben wird, entspricht der bereits erwähnten US-PS 3 940 051. Dort ist im einzelnen erläutert, wie ein zweibogiger Nockenantrieb zum Hin- und Herbewegen der Schalteinheit relativ zu einem Blatt Papier dient, um ein Punktrasterdrucken durch einzelne und unabhängige Bewegung einer Mehrzahl von Hämmern zu ermöglichen, die in der Schalteinheit parallel und nebeneinander angeordnet sind. Jeder Hammer weist eine Punktrasterdruckspitze im wesentlichen im Anschlagmittelpunkt auf, und diese Druckspitze drückt ein Farbband gegen ein an einer Walze anliegendes Papier, wenn eine Wicklung erregt wird, die den Hammer aus der Einfahrlage freigibt, in der er normalerweise durch einen Dauermagnet gehalten ist. Nach jedem horizontalen Überstreichvorgang der Schalteinheit längs dem Papier, wobei eine Zeil«, von Rasterpunkt* η gedruckt wird, wird das Papier vertikal wfitergeschaltet , und dann fährt die Schalteinheit horizontal in Gegenrichtung zurück, wobei die nächste Rasterpunktzeile auf das Papier gedruckt wird.

Wie aus Fig. 1 und Fig. 2 ersichtlich ist, umfaßt jeder Hammer 16 eine relativ dünne, im wesentlichen ebene Feder aus federndem Magnetwerkstoff, die an einem unteren festgelegten Ende 36 im Abstand von den übrigen Federn 34 längs einer im wesentlichen horizontal verlaufenden Achse über die Vorderseite des Hammerwerks 12 im wesentlichen vertikal angeordnet ist und in einem freien oberen beweglichen Ende

38 endet. Jede Feder 34 hat eine Punktraster-Druckspitze 40, die sich von der Oberfläche der Feder 34 senkrecht in Richtung zum Farbband 30 erstreckt. Die Druckspitzen 40 der aufeinanderfolgenden Hammer 16 liegen längs einer vorbestimmten Horizontallinie. Wenn sie zurückgezogen sind, liegt jede Druckspitze 40 geringfügig hinter einer jeweils anderen Öffnung in einer Vorderfläche 42 der Abdeckung 18.

Nach den Fig. 1 und 2 umfassen die Druckhammervorrichtungen 14 in dem Hammerwerk 12 ein ebenes gemeinsames Rückholglied 44 aus Magnetwerkstoff, das parallel zu und im Abstand von den Hämmern 16 auf den Seiten der Hämmer 16, die zu den Druckspitzen 40 entgegengesetzt sind, angeordnet ist. Jede Hammervorrichtung 14 umfaßt ein erstes Polstück 46, das im wesentlichen zylindrisch ist, eine Polstückspitze 48 aufweist und sich von dem gemeinsamen Rückholglied 44 nach außen in enge Nachbarschaft mit einem zugeordneten Hammer 16 erstreckt. Jeder Hammer 16 bildet in der zurückgezogenen Stellung einen Magnetspalt mit dem angrenzenden magnetischen Polstück 46 und liegt, damit in einem Maynetkrei s. Elektromagnetische Erregerwicklungen 50 sind einzeln um jedes Polstück 46 angrenzend a:·. die Polstückspi tzt. 48 gewickelt, und Zuleitungen von den Wicklungen 50 simi zweckinäßigerwf- ist? .'[.it Anschlußelementen und gedruckten Leitern (nicht im einzelnen gezeigt) an dem gemeinsamen Rückholglied 44 verbunden. Äußere Leiter zu zugehörigen Schaltungen sind körperlich in einem Kabelbaum 52 zusammengefaßt, der sich von der Schalteinheit 10 zu zugehörigen Treiber- bzw. Ansteuerschaltungen erstreckt. Der Kabelbaum 52 bewegt sich mit der Bewegung der Schalteinheit 10 über seine Länge hin und her.

Die Hammervorrichtungen 14 umfassen ferner einen gemeinsamen Dauermagnet 54 in Form eines Langstabs, der zwischen dem

gemeinsamen Rückholglied 44 und einem zweiten Polstück 56 angeordnet ist. Das zweite Polstück 56 dient als gemeinsames Befestigungsorgan für jede Hammerfeder 34. Das zweite Polstück 56 ist dünn und eben und erstreckt sich entlang einem Längsabschnitt jeder Hammerfeder 34 im wesentlichen parallel dazu und im Abstand davon zwischen einem nach außen verlaufenden ersten Ende 58 und einem entgegengesetzten zweiten Ende, das in einer Polstückspitze 60 endet. Das zweite Polstück 56 weist auf einer Seite eine breite Fläche 62 auf, die in Kontakt mit dem gemeinsamen Dauermagnet 54 liegt. Das erste Ende 58 verläuft von einer Seite des Polstücks 56, die der breiten Fläche 62 gegenüberliegt, nach außen und nimmt die unteren festgelegten Enden 36 der Hammerfedern 34 im wesentlichen parallel dazu und im Abstand davon auf und haltert sie. Das zum ersten Ende 58 entgegengesetzte Ende des Polstücks 56 wölbt sich an der zu der breiten Fläche entgegengesetzten Seite nach außen und bildet die Polstückspitze 60.

Fiij. 1 zeigt dir- Hammer fed er 34 einer Hammervorrichtung 12 in ihrer nicht au.syelenkten oder Neutrallage. In dieser Lage it; L zwischen der Polstückspitze 4 8 des ersten Polstücks 46 und dem oberen lrtien Ende 38 der Feder 34 ein Magnetspalt gebildet. Ein Magnetspalt existiert ferner zwischen einem Mittenabschnitt 64 der Hammerfeder 34 und einer dünnen Lage 66 aus einem Elastomer, z. B. Kapton, die sich vom ersten Ende 58 des zweiten Polstücks 56 nach oben erstreckt und die Polstückspitze 60 überdeckt. Die dünne Lage 66 ist ein einziges Werkstoffstück, das über die Länge des Hammerwerks 12 so verläuft, daß die Polstückspitze 60 an dem Mittenabschnitt 64 jeder Hammerfeder 34 über die Länge des Hammerwerks 12 überdeckt ist. Das Unterende der dünnen Lage 66 ist an dem zweiten Polstück 56 mittels Klebstoff oder in anderer

geeigneter Weise gesichert. Bei der vorliegenden Ausführungsform hat die dünne Lage 66 aus Kapton eine Dicke von ca. 0,13 ram.

Wenn die Wicklung 50 nicht erregt ist, hat die durch den Dauermagnet 54 auf die Polstückspitzen 48 und 60 ausgeübte Anziehungskraft die Auswirkung, daß die Hammerfeder 34 in eine in Fig. 4 gezeigte Einfahrstellung gezogen wird. Wenn sich die Hammerfeder 34 in der Einfahrstellung befindet, liegt der Mittenabschnitt 64 der Feder 34 an dem Abschnitt der dünnen Lage 66 der die Polstückspitze 60 überdeckt, an. Gleichzeitig wird zwischen dem oberen freien Ende 38 der Hammerfeder 34 und der Polstückspitze 48 des ersten Polstücks 46 ein kleiner Magnetspalt 68 einer Größe von ca. 0,024-0,05 mm gebildet.

Die Freigabe der Hammerfeder 34 aus der Einfahrstellung nach Fig. 4 erfolgt durch Erregung der Wicklung 50 für ausreichend lange Zeit, um die Auswirkung des Dauermagnets 54 zu überwinden. Dadurch wird die Hammerfedor 34 durch die aufrechte Lage nach Fig. 3 in eine in Fig. 5 gezeigte Stellung ausgelenkt, in der die Druckspitze 40 das Farbbaii: 30 gegen das Papier 26, oat; an der Rückseite durch eine Walze 70 abgestützt ist, drückt. Die Hammerfeder 34 und ihr·¹ zugehörige Druckspitze 40 federn von dem Farbband 30 und dem Papier 26 zurück und fliegen dabei durch die Neutrallage nach Fig. 3 in die Einfahrstellung nach Fig. 4. Wenn die Hammerfeder 34 die Einfahrstellung erreicht, trifft ihr Mittenabschnitt 64 auf den Abschnitt der dünnen Lage 66, der die Polstückspitze 60 bedeckt, auf und liegt dann an diesem an. Gleichzeitig bleibt der Magnetspalt 68 zwischen dem oberen freien Ende 38 der Hammerfeder 34 und der Polstückspitze 48 des ersten Polstücks 46 erhalten. Wenn die Wick-

lung 50 wiederum momentan erregt wird, wird der Vorgang wiederholt, wobei die Hammerfeder 34 durch die Neutrallage nach Fig. 3 in die Aufschlaglage nach Fig. 5 vorwärtsfliegt und dann wieder in die Einfahrlage nach Fig. 4 zurückfedert.

Jedesmal, wenn die Hammerfeder 34 in die Einfahrlage nach Fig. 4 zurückkehrt, trifft ihr Mittenabschnitt 64 an der Polstückspitze 60 durch die dazwischen befindliche dünne Lage 66 auf. Das zweite Polstück 56 und die dünne Lage 66 bilden somit zusätzlich zu einem zweiten Polstück eine Aufschlageinheit. Es wurde gefunden, daß der Grenzflächenverschleiß zwischen dem Mittenabschnitt 64 der Hammerfeder 34 und der dünnen Lage 66 sowie der Polstückspitze 60 im Vergleich zu den Verschleißproblemen, die bei bekannten Hammervorrichtungen auftreten, minimal ist. Zumindest teilweise ist dies darin begründet, daß die Polstückspitze 60 und der angrenzende Abschnitt der dünnen Lage 66 einen Zwischenhebelpunkt bilden, der dem unteren festgelegten Ende 36 der Hammerfeder 34 erheblich näher liegt als die PoI-stückfjpi tze 48 d<-:; ersten Polstück« 46, die bei bekannten Vorrichtungen air. Anschlag fläche genutzt wird. Ein weiterer Grund tür den sehr geringen Verschleiß «π öen Grenzflächen betrifft die Art der Hainmerfecier 34 n'.-ibf:': und die Art und Weise, in der sie sich durchbieejt und schwingt. Wenn sie aus der Neutrallage von Fig. 3 ausgelenkt wird, erfährt die Hammerfeder 34 eine erste Schwingungsart in ihrer Ebene bei ihrer Eigenschwingungsfrequenz.

Gleichzeitig erfährt die Hammerfedor 34 andere und höhere Schwingungsarten in ihrer Ebene. Der nächsthöhere Schwingungsmodus, der bei einer Frequenz erfolgt, die erheblich größer als die Eigenfrequenz der Feder ist, hat die Auswirkung, daß die Hammerfeder 34 über ihre Länge eine peitschen-

de oder wellenartige Bewegung erfährt, während sich die Feder 34 um ihr unteres festgelegtes Ende 36 auslenkt. Diese Peitsch- oder Wellenbewegung bewirkt, daß die Feder 34 eine im wesentlichen vertikale Gleitbewegung auf einer Fläche ausführt, auf die sie auftrifft, so daß dadurch der Verschleiß an der Grenzfläche zwischen Hammerfeder und Anschlagfläche erhöht wird. Die Art dieses nächsthöheren Schwingungsmodus der Hammerfeder 34 ist derart, daß die vertikale Gleitbewegung am oberen freien Ende 38 der Hammerfeder 34 viel größer als an dem Mittenabschnitt 64 ist, so daß ein wesentlich stärkerer Reibvorgang stattfindet, wenn der Aufschlagpunkt z. B. die Polstückspitze 48 des ersten Polstücks 46 ist. In diesem Zusammenhang wurde gefunden, daß die Auswirkungen des nächsthöheren Schwingungsmodus auf den Grenzflächenverschleiß am Aufschlagpunkt praktisch eliminiert wird, wenn der durch die Polstückspitze 60 und den benachbarten Abschnitt der dünnen Lage 66 gebildete Zwischenhebelpunkt ungefähr am Knotenpunkt des nächsthöheren Schwingungsmodus liegt.

Bei der Hammervorrichtung 14 nach den {■ ig. 3-5 liegt der Zwischenhebelpunkt, d«. r durch die Polstückspitze 60 οε-ε zweiten Polstücks 56 in Verbindung, mit dem angrenzenden Abschnitt der dünnen Lage 66 gebildet ist, ungefähr am Knotenpunkt des nächsthöheren Schwingungsmodus in der Ebene der Hammerfeder 34. Dies ist zumindest teilweise für die sehr geringe Zwischenflächenabnutzung verantwortlich, die zwischen dem Zwischenabschnitt 64 der Hammerfeder 34 und der dünnen Lage 66 im Vergleich dazu auftritt, daß die Polstückspitze 44 des ersten Polstücks 46 mit einer dünnen Lage aus Kapton oder einem gleichartigen Elastomer bedeckt und die Polstückspitze 48 als Aufschlagpunkt genutzt wird, wie dies bei einigen bekannten Vorrichtungen der Fall ist. Bei den

Hammervorrichtungen nach den US-PS'en 4 233 894 und 4 258 623 trifft die Feder auf die Polstückspitze des ersten oder primären Polstücks auf und liegt daran an und bildet mit dem zweiten oder sekundären Polstück einen Magnetspalt. Es wurde gefunden, daß sowohl die Freigabe- als auch die Einfahrkennlinie der Hammerfeder durch Anwendung von zwei solchen Polstücken verbessert werden, wobei an einem der Polstücke ein Magnetspalt aufrechterhalten bleibt, wenn die Hammerfeder sich in der Einfahrstellung befindet. Diese Vorteile ergeben sich auch durch die hier angegebene Hammervorrichtung 14, bei der der Magnetspalt 68 zwischen der Hammerfeder 34 und dem ersten Polstück 46 vorhanden ist, wenn sich die Hammerfeder 34 in der Einfahrstellung nach Fig. 4 befindet. Weitere Vorteile bei der Auslöse- und Einfahrkennlinie der Hammerfeder werden ferner dadurch realisiert, daß an einem Mitten- bzw. Zwischenabschnitt der Hammerfeder 34, wie er durch die Polstückspitze 60 gebildet ist, ein Hebelpunkt vorgesehen ist. Die auf das obere freie Ende der Hammerfeder 34 von dem ersten Polstück 46 durch den Magnetspalt 68 ausgeübte magnetische Anziehungskraft, wenn sich die Hammerfeder 34 in der Einfahrstellung nach Fig. befindet, bewirkt die Erzeugung einer Punktbelastung auf den durch die Hammerleder 34 gebildeten ausgelenkten Balken. Diese Punktbelastung unterscheidet sich von der Art der auf die Hammerfeder 34 ausgeübten Belastung, wenn das erste Polstück 46 als Kontaktpunkt verwendet wird, und hat die Auswirkung, daß die Hammerfeder aus der Einfahrlage nach Fig. 4 leichter und mit geringerer Strombeaufschlagung der Wicklung 50 auslösbar ist. Geringe Verminderungen des bei den verschiedenen Hammervorrichtungen 14 benötigten Auslösestroms können sich im Hinblick auf den von dem Hammerwerk insgesamt verbrauchten Strom erheblich auswirken.

Zusätzlich zu der Minimierung des Grenzflächenverschleißes zwischen der Hammerfeder 34 und der Anschlagfläche wurde gefunden, daß durch die Hammervorrichtung 14 das Auftreten eines Ermüdungsbruchs der Hammerfeder praktisch vollständig beseitigt wird. Da der durch die Polstückspitze 60 gebildete Hebelpunkt angrenzend an den Mittenabschnitt 64 der Hammerfeder 34 positioniert ist, wird der Aufschlag selbst im Vergleich zu Vorrichtungen, bei denen das freie obere Ende 38 der Hammerfeder 34 auf eine Fläche aufschlägt, stark verringert. Bereits dieser Faktor resultiert in einer erheblichen Verminderung der Gefahr eines Ermüdungsbruchs der Hammerfeder 34. Ein weiterer Faktor, der zur Verringerung der Gefahr eines Ermüdungsbruchs der Hammerfeder beiträgt, ist jedoch der stark verringerte Grenzflächenverschleiß. Bei bekannten Druckhammervorrichtungen, bei denen der konstante Grenz- bzw. Zwischenflächenverschleiß eine kraterförmige Vertiefung in der entsprechenden Fläche der Hammerfeder hervorruft, resultiert eine solche kraterähnliche Vertiefung in einer viel größeren Wahrscheinlichkeit eines Ermüdungsbruchs, und zwar besonders dann, wenn auch der stärkere Aufschlag auf die Hammerfeder in Betracht gezogen wird.

Ein weiterer Vorteil der angegebenen Flammervorrichtung 14 zeigt sich in Form geringeren Abriebs und verminderter Korrosion der Hammerfeder 34 und der Grenzflächen bildenden Elemente in der Hammervorrichtung. Bei vielen bekannten Hammervorrichtungen findet man Korrosion an den Grenzflächen zwischen dem unteren festgelegten Ende 36 der Hammerfeder und benachbarten Elementen, z. B. dem nach außen verlaufenden ersten Ende 58 des zweiten Polstücks 56. Diese Korrosion tritt anscheinend aufgrund der Art und Weise auf, in der die Hammerfeder 34 sich durchbiegt, sowie aufgrund der jeweils

betroffenen Aufschlagstärke. Diese Faktoren tragen zu Abrieb verursachenden Bewegungen an den metallischen Grenzflächen bei, wodurch die erwähnte tatsächliche Metallkorrosion bewirkt werden kann. Bei der angegebenen Hammervorrichtung 14 wird diese Metallkorrosion stark minimiert/ und zwar aufgrund der verringerten Aufschlagstärke und der unterschiedlichen Weise, in der sich die Hammerfeder durchbiegt.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Element 66 eine Einzellage eines federnden, verschleißfesten Werkstoffs wie Kapton. In der Praxis können andere Konfigurationen von Kapton oder ähnlichen Werkstoffen mit gleichen Ergebnissen eingesetzt werden. Z. B. kann die Einzellage 66 durch eine Verbundschicht von Kapton od. dgl. ersetzt werden. Bei einem speziellen alternativen Ausführungsbeispiel wird die Lage durch ein Verbundmaterial mit einer 0,025 mm dicken Kapton lage ersetzt, die sich von dem nach außen verlaufenden ersten Ende 58 des zweiten Polstücks 56 über die Polstückspitze 60 und auf die Polstückspitze 48 erstreckt, und mit zwei Kaptonlagen einer Dicke von jeweils 0,05 mm, die von dem nach außen verlaufenden ersten Ende 58 des zweiten Polstücks 56 über die Polstückspitze 60 zu einem Punkt unmittelbar vor der Polstückspitze 48 verlaufen, wo sie enden. Das Ergebnis ist ein 0,13 mm dickes Kaptonelement an der Polstückspitze 60 wie im Fall der dünnen Lage 66. Zusätzlich liegt eine Kaptonlage einer Dicke von 0,025 mm über der Polstückspitze 48, um den Aufschlag der Hammerfeder 34 auf die Polstückspitze 48, der unter bestimmten Bedingungen erfolgen kann, wenn z. B. der Abstand zwischen der Hammervorrichtung 14 und der Walze 70 relativ groß gemacht wird, zu absorbieren.

Claims

:. Pqterfbärö: · ,, , : 33 EDUARD BAUMANh Diplom-Physiker Deutscher Patentanwalt European Patent Attorney Patentbüro Eduard Baumann Postlach 12Ol D-8O1I Höherikiicherv München SottferStroße 1 D-8O11 Höhenkirchen/München. ■ Germany Telefon 08102/4108 Teletex 2627-810280 baupat Telex 17 81O28Obaupaf (| irn·('(Jusoubor l.r>sec <k)w.* > · <"tmt;rvi'-'-i't»^uo (A [icjuiiO more than IS soc or ■ · · · t" itoi ir.-jpsmr/ji. ir KIo Nt 1*ίλ.1μ 8> )ΛΉΙ.' Ks.>ι·-. [irjilltiisi'nt)ankHc)herikirchfin KIo N' 3?000<Bl.'/r->l<s9< Datum.· 3. August 1983 Bm/abr. Date, Uns. Zeich. print 014 Ihr Zeich, Ourref, Yourref, Patentansprüche

1.) Druckhammervorrichtung,

gekennzeichnet durch eine Hammerfeder (34) mit einem ortsfesten (36) und einem entgegengesetzten freien Ende (38) sowie einem am freien Ende (38) befestigten Druckelement (40), einen Magnetaufbau (44, 50, 54), der di·=¹ Hairritn-fV-d^r { i-i '· an deren ortsfest*·'!··- End'"- (36) festlegt, ein Polstück (46), das an dem Maunor auii ao ι < : ·-. -st i^r i : und in einer Polstückspitze (48) endet, die derii freien Ende (38) der Hammerfeder (34) zugewandt angeordnet ist,

eine Hammerfeder-Anschlagvorrichtung (58, 60, 66), die der Hammerfeder (34) zugewandt an einem Mittenabschnitt (64) derselben zwischen dem ortsfesten Ende (36) und dem freien Ende (38) angeordnet ist,

- wobei die Hammerfeder (34) in der nichtausgelenkten Neutrallage sowohl von der Polstückspitze (48) als auch von der Anschlagvorrichtung (58, 60, 66) beabstandet ist, und

ein mit dem Magnetaufbau (44) gekoppeltes Glied (54), das selektiv ein Magnetfeld erzeugt, das die Hammerfeder (34) in Richtung zur Polstückspitze (48) und zur Anschlagvorrichtung (58, 60, 66) anzieht, wobei Polstückspitze (48) und Anschlagvorrichtung (58, 60, 66) so angeordnet sind,

anschlägt und dort anliegt unter Bildung eines Magnetspalts mit der Polstückspitze (48), wenn die Hammerfeder (34) sich unter dem Einfluß des Magnetfelds in eine Einfahrlage durchbiegt.

2. Druckhammervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Magnetfeld-Erzeugungseinheit einen Dauermagnet (54) in dem Magnetaufbau (44, 54), der normalerweise die Hammerfeder (34) in die Einfahrlage anzieht, sowie eine auf dem Polstück (46) angeordnete Wicklung (50), die selektiv die Auswirkung des Dauermagnets (54) aufhebt und die Hammerfeder (34) aus der Einfahrlage freigibt, umfaßt.

3. Druckhammervorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Hammerfeder (34) relativ dünn und im wesentlichen eben ausgebildet ist und auf die Anschlagvorrichtung ungefähr am Knoten der Schwingung zweiter Ordnung der Hammerfeder (34) in deren Ebene auftrifft.

4. Druckhammervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ijeke^nnzeichnet,

daß die Anschlagvorrichtung eine dem Mittenabschnitt (64) der Hammerfeder (34) zugewandte Fläche (60) aufweist, die von einem Elastomer (66) überdeckt ist.

5. Druckhammervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

daß das Elastomer Kapton ist.

6. Druckhammervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Anschlagvorrichtung ein zweites Polstück (58) umfaßt, das an dem Magnetaufbau (44) befestigt ist und in einer Polstückspitze (60) endet, die dem Mittenabschnitt (64) der Hammerfeder (34) zugewandt ist.

7. Druckhammervorrichtung,
dadurch gekennzeichnet,

daß das zweite Polstück ein Langglied (58) ist, das im wesentlichen parallel zu und im Abstand von der Hammerfeder (34) zwischen deren Mittenabschnitt (64) und deren ortsfestem Ende (36) verläuft.

8. Druckhammervorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch

ein relativ dünnes_r im wesentlichen ebenes Element (66) aus Elastomer, das an dem zweiten Polstück (58) angrenzend an den Magnetaufbau gesichert ist und entlang dem zweiten Polstück (58) und über dessen Polstückspitze (60) verläuft.

9. Druckhamrnervorrichtung nach A:\r\jrwl·, i, dadurch gekennzeichnet,

daß die Hammerfeder (34) ein einzi'.'r lange!, relativ ebener Streifen Magnetwerkstoff in;¹ r·-] jt;iv <:ίχ'iw^'-v, gleichmäßiger Dicke zwischen entgegengesetzten breiten Endflächen ist und in der nichtausgelenkten Neutrallage eine relativ gerade Konfiguration annimmt, daß die Magnetfeld-Erzeugungseinheit einen Dauermagnet (54) umfaßt,

daß die Hammerfeder-Anschlagvorrichtung ein zweites Polstück (58) umfaßt, das das andere Ende der breiten Endflächen des langen Streifens (34) in einem Bereich zwischen dessen ortsfestem (36) und dessen freiem Ende (38) aufnimmt, wenn die Hammerfeder (34) in eine Einfahrlage beaufschlagt wird,

_ 4 —

- wobei der Dauermagnet (54) ein Magnetfeld erzeugt, das normalerweise die Hammerfeder (34) in der Einfahrlage hält, und

- daß mit dem erstgenannten Polstück (46) ein Teil (50) gekoppelt ist, das das Magnetfeld im wesentlichen aufhebt, so daß die Hammerfeder (34) zum Flug aus der Einfahrlage freigegeben wird,

- wobei der Federwerkstoff der Hammerfeder (34) in Kombination mit dem Magnetfeld des Dauermagnets (54) die Hammerfeder (34) nach Freigabe derselben und Auftreffen ihres Druckelements (40) auf einem Schreibmedium (26, 30) in die Einfahrlage zurückbringt.

10. Druckhammervorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch

eine das zweite Polstück (60) überdeckende Lage (66) aus Elastomer.

11. Druckhammervorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet-,

daß die Hammervorrichtung (14) eine Mehrzahl Hammerfedern (34) umfaßt, die seriell entlang einer vorbestimmten Achse in einer vorbestimten Ebene angeordnet sind und deren freie Enden (38) an eine Drucklinie angrenzen, wobei jede Hammerfeder (34) eine Rasterpunkt-Druckspitze (40) aufweist,

daß der Magnetaufbau ein gemeinsames magnetisches Rückführorgan aufweist und eine Mehrzahl von im wesentlichen vollständigen Magnetbahnen mit den Hammerfedern (34) bildet, wobei der Magnetkreis eine Mehrzahl von Paaren magnetischer Polstücke (46, 58) umfaßt und jedes Polstückpaar dem freien Ende (38) einer jeweils anderen Hammerfeder (34) zugewandt ist und wobei ein erstes

Polstück des Paars entgegengesetzt zu einem zweiten Polstück des Paars relativ zu der vorbestimmten Achse, auf der die Hammerfedern (34) angeordnet sind, vorgesehen ist,

daß die Einheit zur selektiven Erzeugung eines Magnetfelds ein in den Magnetkreis eingeschaltetes Teil ist, das jede Hammerfeder (34) in Abwesenheit eines Auslöseimpulses magnetisch in Kontakt mit dem zweiten Polstück (58) seines Polstückpaars (46, 58) vorspannt unter Bildung eines Magnetspalts zwischen der Hammerfeder und dem ersten Polstück (46) des Polstückpaars und Festlegung der Einfahrlage, und daß diese Einheit ferner ein mit jedem Magnetkreisglied gekoppeltes Teil (50) ist und selektiv Auslöseimpulse daran anlegt, so daß die magnetische Vorspannung momentan überwunden wird, daß das gemeinsame magnetische Rückführorgan zueinander entgegengesetzt einen ersten und einen zweiten Abschnitt aufweist, die entlang dem Hammerwerk verlaufen und im wesentlichen parallel zu der vorbestimmten Ebene sind, daß das Teil zum magnetischen Vorspannen der Hammerfedern ein gemeinsamer Dauermagnet (54) ist, der entlang de:n Hammerwerk verläuft und mit dem ersten Abschnitt des gemeinsamen magnetischen Rückführwegs gekoppelt ist, daß das erste (46) Polstück des Paars ein Langglied ist, das im wesentlichen senkrecht zu der vorbestimmten Ebene verläuft und dessen erstes Ende mit dem zweiten Abschnitt des gemeinsamen magnetischen Rückführorgans gekoppelt ist und dessen entgegengesetztes zweites Ende in einer Polstückspitze (48) endet, die dem freien Ende (38) ihrer zugehörigen Hammerfeder (34) zugewandt ist, und daß das zweite Polstück (58) des Polstückpaars die Hammerfeder-Anschlagvorrichtung aufweist und ein gemeinsames, relativ flaches und im wesentlichen ebenes

Element umfaßt, das im wesentlichen parallel zu der vorbestimmten Ebene angeordnet ist und dessen erstes Ende zwischen einem ortsfesten Ende (36) der zugehörigen Hammerfeder (34) und dieses koppelnd entgegengesetzt zu deren freiem Ende (38) mit dem gemeinsamen Dauermagnet (54) gekoppelt ist und dessen entgegengesetztes zweites Ende in einer Polstückspitze (60) endet, die dem freien Ende der zugehörigen Hammerfeder (34) zwischen dem ersten Polstück (46) und dem ortsfesten Ende (36) der Hammerfeder (34) zugewandt ist.

12. Druckhammervorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch

ein Kapton-Element (66), das zwischen dem gemeinsamen, relativ flachen und im wesentlichen ebenen Element und den Hammerfedern (34) angeordnet ist und die Polstückspitze (60) des gemeinsamen, relativ flachen und im wesentlichen ebenen Elements überdeckt.