DE1965577C3 - Betätigungsanordnung für eine Anzahl von Betätigungsgliedern - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Betätigungsanordnung für eine Anzahl von Betätigungsgliedern, mit einem aus einem nichtmagnetischen Material bestehenden Gehäuse, in dem eine der Anzahl der Betätigungsglieder entsprechende Anzahl von selektiv steuerbaren magnetischen Steuergliedern in Abstand voneinander untergebracht ist, wobei den einzelnen Steuergliedern individuell Steuerwicklungen zugehörig sind, denen Steuerimpulse zuführbar sind.

Es ist bereits eine Betätigungsanordnung mit nur einem einzigen Permanentmagneten bekannt (US-PS 11 709), mit dem sich eine Vielzahl von Polstücken in wirksamer Flußleitverbindung befindet. Eine gesonderte Anordnung von Magnetkreiselementen ist bei dieser bekannten Betätigungsanordnung nicht vorgesehen, und zwar mit Rücksicht darauf, daß der erwähnte Permanentmagnet für sämtliche Betätigungsglieder gemeinsam vorgesehen ist. Im übrigen ist der gesamten Reihe oberer Polstücke und oberer Magnetpole bei der betreffenden bekannten Betätigungsanordnung ein gemeinsames verstellbares Nebenschlußglied zugehörig, durch dessen Einstellung die magnetische Feldstärke des jeweils zur Wirkung gelangenden Magnetfeldes eingestellt werden kann. Von Nachteil bei dieser bekannten Betätigungsanordnung ist jedoch, daß deren Anwendung bei besonders hohen Betätigungsgeschwindigkeiten begrenzt ist Von Nachteil ist ferner, daß sich eine unterschiedliche Steuerung der betreffenden Betätigungsanordnung mit Rücksicht darauf ergibt, daß der verwendete Permanentmagnet einer Änderung seiner Remanenz unterliegt Überdies tritt in nachteiliger Weise ein gewisses Nebensprechen bzw. eine gewisse magnetische Störung zwischen einander benachbarten Betätigungsgliedern der Betätigungsanordnung auf, was wiederum zu Änderungen in den Remanenzwerten der Magnetkreise der betreffenden Betätigungsglieder führt Außerdem führt dies zu Änderungen in den Strompegeln, die zur Verschiebung der einzelnen Betätigungsglieder erforderlich sind.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu zeigen, wie die bei der vorstehend betrachteten bekannten Betätigungsanordnung vorhandenen Schwierigkeiten mit besonders geringem konstruktivem Aufwand überwunden werden können.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe bei einer Betätigungsanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch, daß jedes Steuerglied eine einen eigenen Magnetfluß erzeugende gesonderte Magnetfeldanordnung und ein gesondertes magnetisches Nebenschlußglied enthält und daß sämtliche Steuergheder in gesonderten Schlitzen in dem Gehäuse aufge.iommen und durch nichtmagnetische, durch die Schlitze gebildete Ansätze in Abstand voneinander gehalten sind.

Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß mit besonders geringem konstruktivem Aufwand eine individuelle Einstellung der den einzelnen Betätigungsgliedern zugehörigen magnetischen Steuerglieder ermöglicht ist, ohne daß es zu einer gegenseitigen Beeinflussung benachbarter Steuerglieder kommt. Die Erfindung ist in vorteilhafter Weise in einer Vielzahl von Anwendungsbereichen anwendbar. Zu diesen Anwendungsbereichen gehören das Lochen von Metallblech, das Ausstanzen eines Lochstreifens, das Drucken in Blindenschrift, das Prägen eines Strichmarkierungscodes auf Metallstreifen oder generell die Anwendung in einem Schnelldrucker.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

F i g. 1 zeigt eine Perspektivansicht eines einzelnen Betätigungsgliedes mit einem magnetischen Nebenschlußglied gemäß der Erfindung.

F i g. 2 zeigt in einer Teilschnittansicht Einzelheiten des Nebenschlußgliedes und der magnetischen Kreise eines in einem Schnellocher verwendeten Betätigungsgliedes.

F i g. 3 zeigt eine Perspektivansicht eines Gehäuses, das eine Vielzahl von magnetischen Elementen unter Bildung einer Betätigungsanordnung gemäß der Erfindung aufzunehmen vermag.

F i g. 4 zeigt in einem Ausschnitt eine Vorderansicht einer Betätigungsanordnung des in F i g. 3 dargestellten Typs.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird im folgenden eine Mehrfachkopf-Lochereinheit beschrieben werden, bei der ein zu lochendes Material, wie z. B. eine Karte, in normaler Weise unter die unteren Enden von Lochmessern vorbeibewegt wird. Diese Lochmes-

ser sind aus Gründen übersichtlicherer Darstellung hier weggelassen. Eine Mehrfachkopf-Lochereinheit, bei der die vorliegende Erfindung angewendet werden kann, ist in näheren Einzelheiten in der U£>Patentschrift 34 11 709 beschrieben. Eine derartige Lochereinheit umfaßt 24 einzelne Locher, die in Spalten zu zwölf Lochern angeordnet sind. Diese Locher können gleichzeitig betätigt werden.

Die Betätigungsanordnungen, deren jede zwölf BetätigunKsglieder enthält, sind auf jeder Seite der Lochungsspalten im wesentlichen gegenüberliegend angeordnet Es sei bemerkt, daß die Erfindung zwar in Verbindung mit einer Mehrfachkopf-Lochereinheit beschrieben wird, daß aber auch in anderen Anwendungsfällen eingesetzt werden kann, in denen eine Vielzahl von mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Betätigungsgliedern erforderlich ist.

Ein Betätigungsglied 1 von der Art, wie es gemäß der Erfindung verwendet wird, enthält generell eine Magneteinrichtung 3 und ein Zwischenglied 5. Die Magneteinrichtung 3 und das Zwischenglied 5 sind dabei so angeordnet, daß sie auf einen Ausstanzstempel 7 wirken, und zwar derart, daß selektiv eine Ausstanzkraft auf das Messer von einem hin- und hergehenden Stab 9 ausgeübt wird. Die Magneteinheit 3 enthält eine einen Permanentmagneten umfassende Magnetfeldanordnung 11 aus einem geeigneten Material hoher Remanenz, ferner eine Polflächeneinheit 12 mit einem Nebenschlußglied 14, einen oberen Polflächenschenkel 15 und einen unteren Polflächenschenkel 16. Der obere Schenkel, der untere Schenkel und das Nebenscnlußglied bestehen alle aus einem geeigneten magnetischen Material, das geringe Remanenzkraft besitzt. Die Polflächeneinheit kann als einzelnes Gebilde gegossen sein. Es können auch der obere und der untere Polschenkel durch das Nebenschlußglied 14 in geeigneter Weise unter Bildung eines zusammenhängenden Gebildes verbunden sein. Wie dargestellt, ist das NebenschlußgÜ2d 14 mit Öffnungen 18,19 versehen, mit deren Hilfe die Magneteinheit in nachstehend noch näher zu beschreibender Weise in der Gesamtanordnung getragen wird. Der Permanentmagnet ist bezogen auf das Nebenschlußglied festgemacht; er ist zu dem oberen und dem unteren Schenkel ausgerichtet. Der Permanentmagnet kann an sich in dieser Lage durch seine eigene Kraft halten. Ein Verbindungs-Klebband (nicht dargestellt) wird vorzugsweise dazu benutzt, den Permanentmagneten an einem Verrutschen zu hindern. Auf dem Schenkel 15 ist eine obere Wicklung 21 untergebracht, und auf dem Schenkel 16 ist eine untere Wicklung 22 untergebracht. Wie dargestellt, sind diese Wicklungen elektrisch miteinander in Reihe geschaltet, und zwar an Anschlußklemmen 24 und 25 auf der Oberseite des Schenkels 15. Die Wicklungsrichtung in den Wicklungen ist so gewählt, daß ein sich unterstützender Magnetfluß in dem Nebenschlußglied und in den Polflächenelementen erzeugt wird. Die Wicklungen können vorgewickelt und über die isolierten Enden der Schenkel 15 und 16 aufgesteckt sein, woraufhin sie mit einem Schutzüberzug aus einem geeigneten Isoliermaterial überzogen werden, wie 0 ' Einern Kunststoff.

Die Wicklungen 21, 22 können durch eine Steuerschaltung erregt werden, die einen Netzschalter 26, einen Schaltverstärker 27 und eine Impulsversteilerungsschaltung 28 enthält. Diese Schaltung spricht auf e>5 an die Klemme 30 angelegte Ausstanz-Verknüpfungssignale an, die von einer nicht näher dargestellten normalen Ausstanz-Steuerauswahleinrichtung abgegeben werden.

Das dargestellte Zwischenglied 5 ist an dem Stab 9 befestigt bzw. es wird von diesem getragen. Dieser Stab führt eine vertikale Hin- und Herbewegung aus, wie es der Pfeil D veranschaulicht Diese Hin- und Herfaewe gung erfolgt unter dem Einfluß einer herkömmlichen exzentrischen Antriebswelle und einer entsprechenden Nockenanordnung (nicht dargestellt). Das Zwischenglied enthält ein längliches Biegeteil 32 aus einem magnetischen Federmaterial, das zwischen einer Nichtausstanz-Vorform 33 und einer Ausstanz-Vorform 34 angeordnet ist Das Biegeteil 32 und die Vorform 34 sind miteinander verbunden und durch ein Abstandsglied 36 von dem Stab 9 abgesetzt Ein Abstandsglied 38 trennt das Biegeteil 32 von der Nichtausstanz-Vorform 33, und zwar durch einen bestimmten Luftspalt Geeignete Befestigungsmittel 40 halten die magnetische Feder, die Vorformen und die Abstandsglieder in fester Ausrichtung zueinander an dem Ausstanzstab fest Die Vorform 33 liegt an den Flächen der Schenkel 15 und 16 an; sie dient als Führung für das Biegeteil 32 in der Nichtausstanz-Lage. Im Unterschied dazu liegt das Biegeteil 32 an der Vorform 34 in der Ausstanz-Lage an. Die Vorform 34 bewirkt eine Versteifung des Biegetei les, wodurch dieses als Teil wirkt, das Ausstanzkräfte axial zu übertragen imstande ist. Die Vorformen sind aus irgendeinem geeigneten nicht magnetischen Material hergestellt; sie besitzen eine bestimmte Dicke, die für die Erzielung der gewünschten Steifigkeit ausreicht.

Unter Bezugnahme auf F i g. 1 und 2 kann ein besseres Verständnis der Bewegung des Zwischengliedes während eines Ausstanzzyklus erzielt werden. In der Nichtausstanz-Lage wird das Biegeteil 32 neben der Vorform 33 gehalten, und zwar unter dem Einfluß des Permanentmagnetfeldes. In dieser Lage befindet sich das Biegeteil 32 außer Kontakt mit dem feststehenden Ausstanzstempel 7, der sich längs eines Schlitzes 42 in dem Stab 9 bei dessen Hin- und Herbewegung bewegt. Demgemäß wird auf den Ausstanzstempel keine Kraft ausgeübt, wenn das Biegeteil in der Nichtausstanz-Lage ist.

Wird von der Steuerschaltung des Betätigungsgliedes ein Ausstanzsignal aufgenommen, so tritt eine elektromagnetische Kraft auf, die zu der Permanentmagnetkraft entgegengerichtet ist. Die neue auftretende Kraft reicht dabei aus, das Biegeteil 32 freizugeben. Das Biegeteil 32 gelangt daraufhin mit der Vorform 34 neben dem Stab 9 in Berührung. In dieser Lage ist das Biegeteil 32 in vertikaler Richtung zu der Oberseite des Ausstanzstempels 7 ausgerichtet, wie dies Fig.2 im oberen Teil erkennen läßt. Bei in der Ausstanzlage befindlichem Biegeteil 32 wird eine axiale Kraft durch das versteifte Biegeteil auf den Ausstanzstempel 7 ausgeübt, wenn sich der Stab 9 abwärts bewegt. Diese Ausstanzkraft reicht aus, um den Ausstanzstempel nach unten durch eine Datenverarbeitungskarte oder durch ein Schriftstück hindurchzuführen. Wenn sich der Ausstanzstab nach oben bewegt, berührt der Abstreifer 43 des Stabes 9 den Ansatz 46 des Stempels, wodurch dieser Stempel in seine obere Lage zurückgezogen wird. In dieser Lage gibt der Stempel das gerade gestanzte Loch in der betreffenden Karte frei. Während dieser Aufwärtsbewegung wird ein Strom umgekehrter Richtung von der Steuerschaltung abgegeben. Auf diesen Strom hin wird eine elektromagnetische Kraft entgegengerichteter Größe in dem magnetischen Kreis des Betätigungsgliedes erzeugt. Diese elektromagnetische Kraft reicht dabei aus, um das Biegeteil 32 in seine

Nichtausstanz-Lage neben der Vorform 33 zurückzuziehen. Befindet sich das Biegeteil 32 in festem Kontakt mit der Vorform 33, so hört die Wirkung der elektromagnetischen Kraft auf, und das betreffende Biegeteil bleibt allein auf Grund der Permanentmagnetkraft in dieser Lage.

Der betreffende Zustand des magnetischen Kreises des Betätigungsgliedes dürfte aus der Schnittansicht gemäß Fig.2 ersichtlich sein. Sind die Wicklungen 21 und 22 nicht erregt, so geht der in dem magnetischen Kreis vorhandene Magnetfluß allein auf den Permanentmagneten zurück. Der Magnetfluß von dem Permanentmagneten verläuft auf zwei Wegen. Der erste Weg umfaßt das Nebenschlußglied 14, und der zweite Weg umfaßt das Polflächenelement 15, den Luftspalt zwischen dem Element 15 und dem Biegeteil 32, das Biegeteil selbst, den Luftspalt zwischen dem Biegeteil und dem Polflächenelement 16 und das Polflächenelement 16 selbst. Es sei bemerkt, daß die Luftspalte einen höheren magnetischen Widerstand besitzt als das feste Nebenschlußglied aus magnetischem Material, wodurch der Hauptteil des Permanentmagnetflusses normalerweise durch das Nebenschlußglied verläuft. Tatsächlich treten etwa 20% des Permanentmagnetflusses in den Luftspalten zwischen den Schenkeln 15, 16 und dem Biegeteil 32 auf. Demgemäß ruft irgendeine Änderung in der Remanenz des Permanentmagneten keine bedeutende Änderung des kritischen Arbeitspegels des magnetischen Kreises hervor.

Werden die Wicklungen 21 und 22 derart gespeist, daß sie eine elektromagnetische Kraft erzeugen, die die Permanentmagnetkraft unterstützt, so tritt der gesamte elektromagnetische Fluß über den Luftspalten auf. Unter diesen Bedingungen wirkt das Nebenschlußglied 14 als Weg geringen magnetischen Widerstands. Dadurch wird der Permanentmagnet nicht dem elektromagnetischen Fluß ausgesetzt Wenn die Wicklungen 21 und 22 mit einem Strom entgegengesetzter Richtung erregt werden und ein entgegengerichteter elektromagnetischer Fluß erzeugt wird, wirkt das Nebenschlußglied 14 als Weg geringen magnetischen Widerstands für den elektromagnetischen Fluß und ebenso für den Permanentmagnetfluß, der über die Luftspalte zwischen den Polen 15 und 16 und dem Biegeteil nicht verläuft Die Verwendung eines magnetischen Nebenschlußgliedes aus einem Material geringer Remanenz führt also zu einer höheren Empfindlichkeit in dem magnetischen Kreis. Dadurch wird ein schnellerer und zuverlässigerer Betrieb erzielt

im folgenden »ei das in Fig.3 dargestellte Gehäuse näher betrachtet, das in geeigneter Weise für die Aufnahme einer Betätigungsanordnung gemäß der Erfindung ausgelegt ist In dem Gehäuse ist ein erstes Betätigungsglied angeordnet, während ein zweites Betätigungsglied im herausgenommenen Zustand dargestellt ist Das Gehäuse 50 besteht aus einem geeigneten nichtmagnetischen Material, wie aus Aluminium; es ist durch einen rechteckförmigen Behälter mit einem Boden 51, Seiten 53, 54, einem Deckenteil 55, einem Rückenteil 56 und einer Vorderöffnung 57 gebildet Der Boden 51 ist an beiden Enden mit Flanschen 58 versehen, in denen sich Öffnungen befinden; mit Hilfe dieser öffnungen kann das Gehäuse an einem Rahmen einer hier nicht dargestellten Mehrfachkopf-Lochereinheit befestigt werden. Die Vorderkanten des Bodens 51 und des Deckenteiles 55 sind mit Schlitzen 59 versehen, welche die Nebenschlußglieder 14 der magnetischen Betätigungsglieder gemäß F i g. 1 aufzunehmen vermögen. Das Betätigungsglied 61 ist in seiner Ruhelage in dem Gehäuse 50 durch Schrauben oder Stifte 62,63 befestigt. Das Betätigungsglied 65 ist hingegen im herausgenommenen Zustand dargestellt. Bei der vollständigen Anordnung gemäß Fig.3 sind insgesamt 14 Betätigungsglieder in dem Gehäuse untergebracht. Die zwölf mittleren Betätigungsglieder sind dabei so ausgelegt, daß sie jeweils

ίο entsprechende Ausstanzstempel zu betätigen erlauben. Die Betätigungsglieder an den Enden der Anordnung sind Scheineinheiten. Diese Scheineinheiten werden dazu benutzt, ein gleichmäßiges Magnetfeld über die Anordnung zu erhalten.

Damit dürfte ersichtlich sein, daß ein in der Mitte der Anordnung angeordnetes Betätigungsglied den magnetischen Streufeldern von verschiedenen, zu seinen beiden Seiten angeordneten Betätigungsgliedern ausgesetzt ist. Ein an oder nahe dem Ende der Anordnung angeordnetes Betätigungsglied wäre dabei in geringerem Maße magnetischen Streufeldern ausgesetzt da in seiner Nähe eine geringere Anzahl von Betätigungsglie- · dem vorhanden ist. Um derartige Änderungen in den magnetischen Streufeldern auszugleichen, sind die Schein-Betätigungsglieder an beiden Enden der Anordnung vorgesehen; diese Schein-Betätigungsglieder sind dabei so ausgelegt, daß sie eine höhere magnetische Feldstärke besitzen als die Arbeits-Betätigungsglieder. Demgemäß sind alle Arbeits-Betätigungsglieder einem gleichmäßigen magnetischen Streufeld ausgesetzt Es dürfte einzusehen sein, daß eine in erfindungsgemäßer Weise ausgelegte Anordnung irgendeine geeignete Vielzahl von Betätigungsgliedern enthalten könnte, die für eine bestimmte Anwendung erforderlich sind.

Das Gehäuse 50 kann in einem Gußvorgang mit den Schlitzen 59 hergestellt werden. Die anderen Bezugsflächen können in normaler Weise maschinell hergestellt werden. Die Fläche 70 des Bodens 51 wird mit einer Endtoleranz wie der Ansatz 71 hergestellt. Der Boden des Nebenschlußgliedes 14 jedes Betätigungsgliedes wird ebenfalls mit einer geringen Toleranz gefertigt Dadurch sind die Betätigungsglieder, wenn sie in dem Gehäuse 50 untergebracht sind, alle in definierter Beziehung zueinander und zu ihren Biegeteilen und Ausstanzstempeln ausgerichtet Die Permanentmagneten werden durch ihre eigene Kraft an den Nebenschlußgliedern 14 gehalten-, sie liegen an Ansätzen 71 an. Die Enden der Magneten sind zu den Enden der Schenkel 15 und 16 ausgerichtet Auf diese Weise werden bei sämtlichen Betätigungsgliedern gleichmäßige magnetische Krc;sc erhalten.

In F i g. 4 ist ein Ausschnitt der Vorderansicht einer Betätigungsglieder enthaltenden Betätigungsanordnung gezeigt Dabei sind fünf echte Betätigungsglieder in dem Gehäuse 50 voneinander beabstandet dargestellt Die magnetischen Kreise der betreffenden Betätigungsglieder sind durch Luftspalte voneinander getrennt und durch Ansätze 71 aus nichtmagnetischem Material abgeschirmt Es sei darauf hingewiesen, daß die Betätigungsanordnung gemäß der Erfindung eine feste zusammengesetzte Gruppe von Betätigungsgliedern . enthält, bei denen die Arbeitsteile zu den Zwischengliedern in ausgezeichneter Weise ausgerichtet sind. Ferner ist die magnetische Beeinflussung oder das Nebensprechen zwischen den magnetischen Kreisen benachbarter Betätigungsglieder auf einen geringen Wert herabgesetzt, wenn nicht sogar beseitigt Dieses Merkmal der Erfindung in Verbindung mit der Verwendung von

festen Nebenschlußgliedern 14, die die Polflächenschenkel verbinden, führt zu sehr genauen selektiven magnetischen Kreisen. Diese magnetischen Kreisen reagieren kritisch auf ihnen zugeführte Signale. Außerdem wird eine hohe Stabilität während langer Betriebszeitspannen erzielt.

Es sei ferner bemerkt, daß die Verwendung gesonderter magnetischer Kreise für jedes Betätigungsglied, und zwar die Verwendung eines Permanentmagneten, eines festen Nebenschlußgliedes 14 und der Polflächenelemente 15 und 16, zu sehr genauen, selektiven und leicht zu wartenden magnetischen Kreisen führt, die genau auf ihnen zugeführte Schaltsignale ansprechen und die über lange Betriebszeitspannen hinweg sehr stabil sind. Einer der bedeutendsten Faktoren hinsichtlich der magnetischen Stabilität ist die Gelegenheit, jeden Permanentmagneten auf einen bestimmten Flußpegel unabhängig von den jeweils anderen Permanentmagneten zu magnetisieren. Erreicht wird dies dadurch, daß der jeweilige Permanentmagnet auf einen sehr hohen Wert magnetisiert und dann auf einen genauen und gewünschten Flußwert aberregt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen •30 246/32

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Betätigungsanordnung für eine Anzahl von Betätigungsgliedern, mit einem aus einem nichtmagnetischen Material bestehenden Gehäuse, in dem eine der Anzahl der Betätigungsglieder entsprechende Anzahl von selektiv steuerbaren magnetischen Steuergliedern in Abstand voneinander untergebracht ist, wobei den einzelnen Steuergliedern individuell Steuerwicklungen zugehörig sind, deren Steuerimpulse zuführbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Steuerglied (11, 15,16,14) eine einen eigenen Magnetfluß erzeugende gesonderte Magnetfeldanordnung (11) und ein gesondertes magnetisches Nebenschlußglied (14) enthält und daß sämtliche Steuerglieder (Ii, 15, 16, 14) in gesonderten Schlitzen (59) in dem Gehäuse (50) aufgenommen und durch nichtmagnetische, durch die Schlitze (59) gebildete Ansätze (71) in Abstand voneinander gehalten sind.

2. Betätigungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenschlußglieder (14) in den Schlitzen (59) des Gehäuses (50) aufgenommen und befestigt sind.

3. Betätigungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Nebenschlußglied (14) durch einen massiven Bügel aus magnetischem Material gebildet ist.

4. Betätigungsanordnung nach einem der Ansprüehe 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Magnetfeldanordnung (11) einen gesonderten Permanentmagneten umfaßt, der an dem jeweiligen Nebenschlußglied (14) befestigt ist.

5. Betätigungsanordnung nach einem der Ansprüehe 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Magnetfeldanordnang (11) zwei Polflächenelemente (15, 16) aufweist, die von dem zugehörigen Nebenschlußglied (14) in Richtung zu dem zugehörigen Betätigungsglied (5) abstehen und die die Steuerwicklungen (21,22) tragen.