EP0022480A1 - Elektromagnetischer Druckhammerantrieb - Google Patents

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EP0022480A1
EP0022480A1 EP80103384A EP80103384A EP0022480A1 EP 0022480 A1 EP0022480 A1 EP 0022480A1 EP 80103384 A EP80103384 A EP 80103384A EP 80103384 A EP80103384 A EP 80103384A EP 0022480 A1 EP0022480 A1 EP 0022480A1
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EP
European Patent Office
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lever arm
arrangement according
hammer head
print hammer
hammer
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Application number
EP80103384A
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP0022480B1 (de
Inventor
Ho Chong Lee
David Howard Rickenbach
Jack Louis Zable
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
International Business Machines Corp
Original Assignee
International Business Machines Corp
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Publication date
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Priority to AT80103384T priority Critical patent/ATE3622T1/de
Publication of EP0022480A1 publication Critical patent/EP0022480A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0022480B1 publication Critical patent/EP0022480B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J9/00—Hammer-impression mechanisms
    • B41J9/26—Means for operating hammers to effect impression
    • B41J9/38—Electromagnetic means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J9/00—Hammer-impression mechanisms
    • B41J9/02—Hammers; Arrangements thereof
    • B41J9/127—Mounting of hammers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J9/00—Hammer-impression mechanisms
    • B41J9/02—Hammers; Arrangements thereof
    • B41J9/133—Construction of hammer body or tip

Definitions

  • the invention relates to an electromagnetically operable print hammer drive, consisting of a two-armed lever pivotable about an axis, one arm of which carries the print hammer head at its upper end and the other arm can be acted upon by an electromagnet.
  • This print hammer drive is to be used in high-speed printers.
  • a number of pressure hammers consist of a pivotable pressure hammer element in which the armature and hammer part are structurally combined with one another.
  • the anchor and hammer are designed as an integrated part in order to reduce costs and simplify production. Examples of such print hammers are described in US Pat. Nos. 3,177,803, 3,200,739, 3,349,696, 3,513,773, 3,705,370, 3,711,804, 3,714,892, 3,747,521 and in the following publications: IBM Technical Disclosure Bulletin, No. 11 (April 1974), pages 3529-3531 and No. 17 (August 1974), pages 780-781.
  • the object of the invention is to provide an improved print hammer drive, in particular for use in high-speed printers, which delivers a high impact energy on the print medium.
  • a holding device for the shaft preferably consisting of a permanent magnet, is provided, the strong magnetic attraction force of which rapidly decreases with distance. If the torque exerted by the electromagnet on the armature exceeds the holding force of the permanent magnet (the shaft is already bent at this point), the flexible shaft snaps away.
  • the anchor is provided with a nose, the movement of which is limited by a stop.
  • the stop is such that the anchor is stopped at the same time as the hammer strikes the pressure medium or shortly before.
  • the stop can also consist of a passive pole of the electromagnetic yoke.
  • the stop is provided with a cushion, the elastic properties of which are selected so that they essentially match the rebound properties of the printing medium. If the stop is designed so that it stops the movement of the armature at the beginning of the impact of the hammer head on the pressure medium, the hammer bounces back and reverses its direction of movement.
  • the print hammer head can move a little further forward and penetrate the print medium while the armature reverses its direction of movement before the print hammer head reverses upon rebounding. Then the print hammer head also follows the movement of the armature and moves away from the print medium, eliminating the possibility of double impact. This also keeps the contact time between the print hammer head and the print medium very short. Where the rebound properties of the cushion and print medium are matched to one another, the rebound movement of the print hammer head and the armature takes place essentially together, so that double stops are prevented. Since the anchor moves back a little earlier than the hammer head, the anchor also helps to reduce the contact time of the hammer.
  • the printing hammer unit contains a U-shaped magnetic yoke 10.
  • the working winding 11 is located on the lower leg 12 and extends beyond the pole face 13, which forms a working air gap with the armature.
  • the upper leg 14 is bevelled with its pole face 15 towards the end of the working winding 11.
  • the working winding 11 is electrically connected to an external (not shown) current source via the connections 16 and 17.
  • the print hammer unit further comprises a hammer element 18 which is pivotally mounted on the shaft 19 in addition to the pole face 15 of the upper yoke leg 14.
  • the anchor 20 of the hammer element 18 has a projection 21 which is aligned with the lower leg 12 of the yoke 10. This projection 21 is located essentially within the winding 11 and forms with the pole face 13 of the lower leg 12 a working air gap, which lies completely inside the working winding 11 during the rotary movement of the armature 20.
  • a second air gap is formed between the bevel 22 of the armature 20 and the beveled pole face 15 of the upper leg 14.
  • the slope 22 runs parallel to the pole face 15 in the most advanced position of the armature 20.
  • a hole 40 (FIG.
  • a stop lug 24 at the lower end of the armature 20 works on an armature stop, which preferably consists of a fixed block 25 with an arm 26.
  • the anchor stop is designed to limit the rotation of the armature 20 clockwise and to allow the armature to bounce back counterclockwise.
  • the block 25 lies in such a way that the projection 21 of the armature 20 cannot touch the pole face 13 of the lower leg 12.
  • a stop pad 27 made of a suitable material such as polyurethane is attached to the end of the arm 26.
  • the stop lug 24 hits this cushion 27, the elastic properties of which should essentially match the rebound characteristics of the pressure medium 31.
  • the anchor 20 and the hammer head 29 begin to bounce back essentially simultaneously when the impact on the cushion 27 and the pressure medium 31 takes place simultaneously.
  • the shaft 28 which carries a hammer head 29, runs upwards.
  • the front of the hammer head 29 has an impact surface 30 with which the medium 31 can be used against characters on a character carrier (e.g. a type tape) is struck.
  • a character carrier e.g. a type tape
  • a protrusion 32 over the hammer surface 30 causes a mass distribution so that the center of the effective impact mass and the shaft mass coincide more closely with the impact center. This makes the hammer less sensitive to double impacts and the rear part 33 serves to guide the hammer head 29.
  • the depth of the shank 28 is substantially reduced in relation to the anchor 20 and is slightly beveled from the anchor 20 to the base of the hammer head 29.
  • the shaft 28 is designed to be flexible and permits bending about the axis of rotation of the armature 20. The extent and degree of the bending can change depending on the operating parameters of the hammer system.
  • the degree of flexibility means that the impact mass (i.e. the hammer head 29) follows the anchor 20 with a delay and also oscillates relative to the anchor 20.
  • the oscillation period of the resonance frequency of the arrangement hammer / shaft / impact mass is chosen so that it is N + 1/2 oscillation periods during the time of free flight. This ensures that the impact mass hits the printing medium 31 when the hammer head 29 moves at the highest possible speed and thus delivers the greatest printing energy.
  • the hammer element 18 is made from a piece of magnetizable material.
  • the hammer head 29, the shaft 28 and the armature 20 are integrated into one part.
  • the depth of the shaft 28 with respect to the anchor 20 is also reduced. This reduces the total weight of the hammer element 18 and additionally gives the shaft 28 the desired flexibility act to allow bending of the shaft and movement of the hammer head independently of the anchor mass 20.
  • a stator block 38 which is preferably cast from plastic, is provided to accommodate several (in this case 5 pieces) yokes 10 at the same distance from one another. The distance between the yokes 10 corresponds to the distance between the printing positions in a line printer.
  • carrier arms 39 are arranged between the upper leg 14 of the yokes 10.
  • the support arms 39 are made of non-magnetic material such as. B. aluminum. Circular grooves 40 in the support arms 39 form a cutout 40 for the shaft 19.

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Abstract

Elektromagnetisch betreibbarer Druckhammerantrieb, bestehend aus einem um eine Achse (19) schwenkbaren zweiarmigen Hebel, dessen einer Arm (28) biegeelastisch schwingungsfähig ist und an seinem Ende einen Druckhammerkopf (29) trägt und dessen anderer Arm (20) von einem Elektromagneten kraftmäßig beaufschlagbar ist. Dieser zweite Arm (20) arbeitet auf einen elastischen Anschlag (27). Für den magnetisierbaren ersten Arm (28) ist ein Haltemagnet vorgesehen.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen elektromagnetisch betreibbaren Druckhammerantrieb, bestehend aus einem um eine Achse schwenkbaren zweiarmigen Hebel, dessen einer Arm an seinem oberen Ende den Druckhammerkopf trägt und dessen anderer Arm durch einen Elektromagneten kraftmäßig beaufschlagbar ist. Dieser Druckhammerantrieb soll in Hochgeschwindigkeitsdruckern Anwendung finden.
  • Es sind eine Reihe von Druckhämmern bekannt, die aus einem schwenkbaren Druckhammerelement bestehen, bei dem Anker und Hammerteil strukturell miteinander kombiniert sind. In manchen Fällen sind Anker und Hammer als ein integriertes Teil ausgeführt, um Kosten zu senken und die Fertigung zu vereinfachen. Beispiele für derartige Druckhämmer sind in den US Patentschriften:3 177 803, 3 200 739, 3 349 696, 3 513 773, 3 705 370, 3 711 804, 3 714 892, 3 747 521 und in folgenden Publikationen beschrieben: IBM Technical Disclosure Bulletin, Nr. 11 (April 1974), Seiten 3529-3531 und Nr. 17 (August 1974), Seiten 780-781.
  • Der aufgeführte Stand der Technik befaßt sich mit kurzer Kontakt- oder Aufschlagzeit und/oder der Ausschaltung von Doppelaufschlägen, um einer Herabsetzung der Druckqualität entgegenzuwirken. Eine bisher vorgeschlagene Lösung für im wesentlichen starre Druckhammerelemente besteht in der Verwendung eines elastischen Anschlages in der Nähe des Hammerkopfes bzw. des Schaftteiles des Hammers oder einer Rückholfeder bzw. beider Möglichkeiten (US Patente 3 177 803, 3 200 739, 3 349 696).
  • Ein Rückstell-Permanentmagnet ist in den US Patenten 3 711 804 und 3 705 370 beschrieben. Auch das Problem der Masseverteilung an kritischen Positionen relativ zum Aufschlagpunkt ist in dem oben erwähnten Stand der Technik erörtert.
  • In den US Patenten 3 513 773, 3 747 521 und 3 714 892 ist ein elastisches Hammerelement beschrieben, bei dem sich der Hammerteil weiterbewegt, nachdem der Anker abrupt durch Auftreffen auf die Polstücke des Elektromagneten gestoppt wurde.
  • In den oben beschriebenen Strukturen sind Anordnungen zur Erzielung einer guten Druckqualität bei relativ hoher Geschwindigkeit beschrieben; mit einer weiteren Steigerung der Druckgeschwindigkeit sind jedoch folgende Probleme verbunden: Die starren Hammerstrukturen sind im wesentlichen zu schwer, um eine kurze Kontaktzeit aufweisen zu können und verlangen viel Energie, die (zum Druck verwendet werden könnte) jedoch an Rückholfedern oder Anschlagelementen verlorengeht. Desweiteren geht Energie durch die elastische Verformung des Hammers vor dem Aufschlag verloren. Außerdem führt der Aufschlag des Ankers am Anschlag- oder Polstück im Arbeitsluftspalt des Elektromagneten über längere Zeit zu einer Herabsetzung der elastischen und nichtmagnetischen Eigenschaften des Materials. Das führt schließlich zu fehlerhaftem Betrieb der Hämmer und beeinträchtigt die Druckqualität. Außerdem findet man nur schwierig Material, welches einem Zurückprellen des Ankers entgegenwirken könnte.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen verbesserten Druckhammerantrieb insbesondere zur Verwendung in Hochgeschwindigkeitsdruckern anzugeben, der eine hohe Aufschlagenergie auf das Druckmedium liefert.
  • Außerdem soll er in Massenproduktion einfach und mit großer Präzision herzustellen sein, eine sehr kurze Kontaktzeit haben, Doppelanschläge vermeiden und eine lange Lebensdauer aufweisen.
  • Diese Aufgabe der Erfindung wird in vorteilhafter Weise durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Maßnahmen gelöst.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Zusammenfassend zu der später detailliert beschriebenen Erfindung sei folgendes ausgeführt:
    • Der Elektromagnet zur Betätigung des Hammerelementes besteht aus einem Joch, das mit dem Anker einen Arbeitsluftspalt bildet, und einer Spule, die im erregten Zustand eine Magnetkraft zum Anziehen des Ankers bewirkt. Der eigentliche Druckhammer schwenkt um eine Drehachse; dabei wird die Aufschlagmasse in freiem Flug zum Druckmedium hin beschleunigt. Ein dem Druckhammerkopf tragender Schaft ist flexibel gestaltet, so daß der Druckhammerkopf der Bewegung des Ankers zunächst verzögert folgt. Außerdem ist der Schaft so flexibel, daß der Hammerkopf relativ zum Anker während des Fluges aus der Ruhestellung bis zum Aufschlag schwingen kann. Während der Flugzeit ergeben sich für den Hammerkopf und den Schaft (N + 1/2) Schwingungsperioden der Resonanzfrequenz (N ist eine ganze Zahl, vorzugsweise 0 oder 1). Somit trifft der Druckhammerkopf immer mit einer größtmöglichen Gesschwindigkeit auf das Druckmedium auf.
  • Des weiteren ist eine vorzugsweise aus einem Permanentmagneten bestehende Haltevorrichtung für den Schaft vorgesehen, dessen starke magnetische Anziehungskraft mit der Entfernung rapide abnimmt. Wenn das auf den Anker vom Elektromagneten ausgeübte Drehmoment die Haltekraft des Permanentmagneten überschreitet (der Schaft ist zu diesem Zeitpunkt bereits durchgebogen), schnappt der flexible Schaft los.
  • Außerdem ist ein Anschlag vorgesehen, der eine Beschädigung der Joche am Luftspalt verhindert. Dazu ist der Anker mit einer Nase versehen, deren Bewegung durch einen Anschlag begrenzt wird. Der Anschlag liegt so, daß der Anker gleichzeitig mit dem Aufschlag des Hammers auf das Druckmedium oder kurz vorher gestoppt wird. Der Anschlag kann auch aus einem passiven Pol des elektromagnetischen Joches bestehen. In jedem Fall ist der Anschlag mit einem Polster versehen, dessen, elastische Eigenschaften so gewählt sind, daß sie im wesentlichen mit den Rückprelleigenschaften des Druckmediums übereinstimmen. Wenn der Anschlag so ausgelegt wird, daß er die Bewegung des Ankers zu Beginn des Aufschlages des Hammerkopfes auf-das Druckmedium stoppt, prellt der Hammer zurück und kehrt seine Bewegungsrichtung um. Aufgrund der Flexibilität des Schaftes jedoch kann sich der Druckhammerkopf noch etwas weiter vorwärts bewegen und in das Druckmedium eindringen, während der Anker seine Bewegungsrichtung umkehrt, bevor eine Umkehr des Druckhammerkopfes beim Zurückprellen erfolgt. Dann folgt auch der Druckhammerkopf der Bewegung des Ankers und bewegt sich vom Druckmedium hinweg, wodurch die Möglichkeit des Doppelaufschlages ausgeschaltet wird. Außerdem wird dadurch die Berührungszeit zwischen dem Druckhammerkopf und dem Druckmedium sehr klein gehalten. Wo die Rückprelleigenschaften vom Polster und Druckmedium einander angepaßt sind, erfolgt die Rückprellbewegung des Druckhammerkopfes und des Ankers im wesentlichen zusammen, so daß Doppelanschläge verhindert werden. Da der Anker sich etwas früher als der Hammerkopf rückwärts bewegt, trägt der Anker auch dazu bei, die Kontaktzeit des Hammers zu verkürzen.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Druckhammereinheit,
    • Fig. 2 eine Vorderansicht mehrerer Druckhammereinheiten gemäß Fig. 1,
    • Fig. 3 eine Draufsicht der in Fig. 2 gezeigten Anordnung,
    • Fig. 4 eine Seitenansicht des in Fig. 1 dargestellten Hammerelementes,
    • Fig. 5 eine Vorderansicht des in Fig. 4 gezeigten Hammerelementes,
    • Fig. 6 eine perspektivische Ansicht des Magnetjoches nach Fig. 1 und
    • Fig. 7 Zeitdiagramme zur Darstellung der Verschiebung des Aufschlagteiles und des Ankers des Druckhammerelementes gemäß Fig. 1 während eines Arbeitszyklus.
  • Gemäß der Darstellung in Fig. 1 enthält die Druckhammereinheit ein U-förmiges Magnetjoch 10. Die Arbeitswicklung 11 liegt am unteren Schenkel 12 und verläuft über die Polfläche 13 hinaus, die mit dem Anker einen Arbeitsluftspalt bildet. Der obere Schenkel 14 ist mit seiner Polfläche 15 zum Ende der Arbeitswicklung 11 hin abgeschrägt. Über die Anschlüsse 16 und 17 ist die Arbeitswicklung 11 elektrisch an eine externe (nicht dargestellte) Stromquelle angeschlossen.
  • Die Druckhammereinheit umfaßt des weiteren ein Hammerelement 18, das neben der Polfläche 15 des oberen Jochschenkels 14 schwenkbar auf der Welle 19 gelagert ist. Der Anker 20 des Hammerelementes 18 weist einen Vorsprung 21 auf, der auf den unteren Schenkel 12 des Joches 10 ausgerichtet ist. Dieser Vorsprung 21 befindet sich im wesentlichen innerhalb der Wicklung 11 und bildet mit der Polfläche 13 des unteren Schenkels 12 einen Arbeitsluftspalt, der während der Drehbewegung des Ankers 20 vollständig innerhalb der Arbeitswicklung 11 liegt. Ein zweiter Luftspalt wird zwischen der Schräge 22 des Ankers 20 und der schrägen Polfläche 15 des oberen Schenkels.14 gebildet. Die Schräge 22 verläuft bei der am weitesten vorgeschobenen Stellung des Ankers 20 parallel zur Polfläche 15. Ein Loch 40 (Fig. 4) im oberen Ende des Ankers 20 nimmt eine Drehwelle 19 auf. Eine Anschlagnase 24 am unteren Ende des Ankers 20 arbeitet auf einen Ankeranschlag, der vorzugsweise aus einem feststehenden Block 25 mit einem Arm 26 besteht. Der Ankeranschlag ist so ausgelegt, daß er die Drehung des Ankers 20 im Uhrzeigersinn begrenzt und den Anker gegen den Uhrzeigersinn zurückprellen läßt. Der Block 25 liegt so, daß der Vorsprung 21 des Ankers 20 die Polfläche 13 des unteren Schenkels 12 nicht berühren kann.
  • Ein Anschlagpolster 27 aus einem geeigneten Material wie Polyurethan ist am Ende des Armes 26 angebracht. Wenn sich der Anker 20 im Uhrzeigersinn dreht, trifft die Anschlagnase 24 auf dieses Polster 27, dessen elastische Eigenschaften im wesentlichen mit der Rückprellcharakteristik des Druckmediums 31 überstimmen sollen. Der Anker 20 und der Hammerkopf 29 beginnen im wesentlichen gleichzeitig zurückzuprellen, wenn der Aufschlag auf das Polster 27 und das Druckmedium 31 gleichzeitig erfolgen.
  • Vom Anker 20 ausgehend verläuft nach oben hin der Schaft 28, der einen Hammerkopf 29 trägt. Die Vorderseite des Hammerkopfes 29 hat eine Aufschlagfläche 30, mit der das Medium 31 gegen Schriftzeichen auf einem Schriftzeichenträger (z. B. ein Typenband) geschlagen wird.
  • Ein Vorspruch 32 über der Hammerfläche 30 bewirkt eine Masseverteilung, so daß der Mittelpunkt der effektiven Aufschlagmasse und der Schaftmasse dichter mit dem Aufschlagzentrum zusammenfallen. Dadurch wird der Hammer für Doppelaufschläge unempfindlicher und der hintere Teil 33 dient der Führung des Hammerkopfes 29.
  • Der Schaft 28 ist gegenüber dem Anker 20 in seiner Tiefe wesentlich reduziert und vom Anker 20 zur Basis des Hammerkopfes 29 hin leicht-abgeschrägt. Der Schaft 28 ist flexibel gestaltet und gestattet ein Durchbiegen um die Drehachse des Ankers 20. Ausmaß und Grad der Durchbiegung können sich abhängig von den Betriebsparametern des Hammersystems ändern.
  • Der Grad der Flexibilität bedingt, daß die Aufschlagmasse (d. h. der Hammerkopf 29) dem Anker 20 verzögert folgt und außerdem relativ zum Anker 20 schwingt. Die Schwingungsperiode der Resonanzfrequenz der Anordnung Hammer/Schaft/ Aufschlagmasse ist so gewählt, daß sie während der Zeit des freien Fluges N + 1/2 Schwingungsperioden beträgt. Damit wird sichergestellt, daß die Aufschlagmasse das Druckmedium 31 trifft, wenn sich der Hammerkopf 29 mit größtmöglicher Geschwindigkeit bewegt und so die größte Druckenergie liefert.
  • Aus den Fign. 4 und 5 ist zu ersehen, daß das Hammerelement 18 aus einem Stück magnetisierbaren Materials hergestellt ist. Der Hammerkopf 29, der Schaft 28 und der Anker 20 sind zu einem Teil integriert. Wie am besten aus Fig. 5 zu ersehen ist, ist neben der Breite auch die Tiefe des Schaftes 28 gegenüber dem Anker 20 reduziert. Damit wird das Gesamtgewicht des Hammerelementes 18 reduziert und zusätzlich die Möglichkeit gegeben, dem Schaft 28 die gewünschte Flexibilität zu verleihen, um ein Durchbiegen des Schaftes und eine Bewegung des Hammerkopfes unabhängig von der Ankermasse 20 zu gestatten.
  • Des weiteren ist eine Haltevorrichtung in Form eines Permanentmagneten 34 vorgesehen, der an einem festen Trägerstück 35 angebracht ist. Der Magnet 34 liegt vorzugsweise zwischen dem Hammerkopf 29 und der Welle 19. Da der Schaft 28 aus magnetisierbarem Material besteht, übt der Magnet 34 ein gegen den Uhrzeigersinn gerichtetes Drehmoment auf das Hammerelement 18 aus und wirkt somit dem am Anker 20 bei Erregung der Wicklung 11 im Uhrzeigersinn entwickelten Drehmoment entgegen. Wenn die Wicklung 11 nicht erregt wird, hält der Magnet 34 das Hammerelement in Ruheposition, in welcher der Schaft 28 nicht durchgebogen ist. In Ruheposition ist die Polfläche 13 vom unteren Schenkel 12 des Joches 10 vom Vorsprung 21 des Ankers durch den größten Arbeitsluftspalt voreinander getrennt. Die Anschlagnase 24 ist dann vom Polster 27 auf dem Arm 26 des Blocks 25 getrennt. Der hintere Teil 33 des Hammerkopfes 29 liegt am oberen Anschlag 36 an, der von einer Stellschraube 37 auf dem Trägerstab 35 gehalten wird. Um mit dem beschriebenen einteiligen Hammerlement zu drucken, wird die Wicklung 11 mit einem Kurzzeitpuls 46 erregt (siehe Fig. 7). Während sich im Luftspalt das magnetische Feld aufbaut, wird der Vorsprung 21 an den unteren Schenkel 12 herangezogen, so daß sich der Anker im Uhrzeigersinn bewegt. Durch die Haltekraft des Permanentmagneten 34 beginnt sich jedoch der Hammerkopf 29 nicht sofort zu bewegen. Der Schaft 28 biegt sich durch und speichert elastische Energie, während sich der Anker 20 voreilend vor dem Hammerkopf 29 bewegt, wie es durch die beiden Kurven 50 und 51 und Fig. 7 dargestellt ist. Wenn die Trennkraft die Haltekraft des Permanentmagneten 34 erreicht, schnappen der Schaft 28 und Hammerkopf 29 los, und der Hammerkopf 29 wird in freiem Flug beschleunigt, um auf das Druckmedium 31 aufzutreffen. Während des Fluges schwingen der Schaft 28 und der Hammerkopf 29 mit einer vorgegebenen Resonanzfrequenz. Wie bereits erwähnt, gibt es während der Flugzeit N + 1/2 Schwingungsperioden des Schaftes und des Hammerkopfes. Der Hammerkopf 29 trifft das Druckmedium 31 mit der größtmöglichen Geschwindigkeit. Im gleichen Augenblick trifft aber auch der Stoppanschlag 24 des Ankers 20 auf das Anschlagpolster 27. Beim Aufschlag auf dieses Polster 27 prellt der Anker 20 zurück und beginnt sich gegen den Uhrzeigersinn zu drehen. Da das Polster 27 im wesentlichen dieselben elastischen Eigenschaft hat wie das Druckmedium 31, prellen Anker 20 und Hammerkopf 29 im wesentlichen in demselben Augenblick zurück. Ohne eine exakte Anpassung der elastischen Eigenschaften des Polsters 27 und des Druckmediums 31 kann die Umkehr der Bewegung zu mehr oder weniger leicht verschiedenen Augenblicken erfolgen. Da der Schaft 28 flexibel ausgelegt ist, bewegen sich Anker 20 und der Hammerkopf 29 nach dem Aufschlag in gewisser Weise unabhängig voneinander. In einigen Fällen kann der Hammerkopf 29 etwas vor dem Anker 20 zurückprellen, in anderen Fällen etwas später. Der zeitliche Ablauf erfolgt in diesem Fall so, daß der Anker 20 zurückprellt, bevor der Hammerkopf 29 seine Bewegungsrichtung nach dem Rückprellen umkehren kann. So kann er das Druckmedium 31 nicht mehr als einmal treffen. Nach dem Rückprellen kehrt der Schaft. 28 in eine Position zurück, in der er vom Permanentmagneten 34 festgehalten wird, bis der nächste Erregungspuls an die Wicklung 11 angelegt wird. Für ein hergestelltes Modell gelten folgende Angaben:
    • Schaftflexibilität ca. 4,45 kg/mm
    • Äquivalente Aufschlagkopfmasse = 1,2 g
    • Abstand Drehpunkt/Hammerkopf = 35 mm
    • Abstand Drehpunkt/Anker = 14,2 mm
    • Abstand Drehpunkt/Polster = 24,5 mm
    • Polfläche = 10, 2 x 0,24 mm
    • Ampere-Windungszahl der Spule maximal 1000 Ampere/ Windungen
    • Pulszeit = 1,2 ms
    • Polster = Polyurethan, Härtegrad 90
    • Polsterdicke = 0,355 mm
  • Die zuvor beschriebene Hammereinheit läßt sich auch in einer Hammerbank verwenden. Zur Aufnahme mehrerer (in diesem Fall 5 Stück) Joche 10 in gleichem Abstand voneinander ist ein Statorblock 38 vorgesehen, der vorzugsweise aus Plastik gegossen wird. Der Abstand der Joche 10 entspricht dem Abstand der Druckpositionen bei einem Zeilendrucker. An der Unterseite des Trägerstücks 35 sind Trägerarme 39 zwischem dem oberen Schenkel 14 der Joche 10 angeordnet. Die Trägerarme 39 bestehen aus nichtmagnetischem Material wie z. B. Aluminium. Kreisförmige Rillen 40 in den Trägerarmen 39 bilden eine Aussparung 40 für die Welle 19. Vertikale Flansche 41 über der Deckplatte 42, die ebenfalls aus nichtmagnetischem Material besteht, fluchten mit den Trägerarmen 39 und halten die Welle 19 in der Aussparung 40 bei Befestigung mittels Schrauben 43 am Block 35. Jedes Hammerelement 18 wird dadurch innerhalb der Baugruppe mechanisch getrennt und magnetisch isoliert. Ein am Trägerstück 35 angebrachtes oberes Führungstück 44 weist Flansche 45 zur Führung des hinteren Teils 33 während der Drehung des Hammerelements 18 um die Welle 19 auf. Solche Baugruppen aus mehreren Hämmern können modulartig auf einem Trägerrahmen (z. B. für Zeilendrucker) zusammengesetzt werden.

Claims (16)

1. Elektromagnetisch betreibbarer Druckhammerantrieb, bestehend aus einem um eine Achse schwenkbaren zweiarmigen Hebel, dessen einer Arm an seinem oberen Ende den Druckhammerkopf trägt und dessen anderer Arm durch einen Elektromagneten kraftmäßig beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der den Druckhammerkopf (29) tragende Hebelarm (28) biegeelastisch schwingungsfähig ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Hebelarm (28) einen sich in Richtung des Druckhammerkopfes verjüngenden Schaftteil aufweist.
3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der den Druckhammerkopf (29) tragende Hebelarm (28) aus magnetisierbarem Material besteht und ein Haltemagnet (34) für diesen Hebelarm (28) vorgesehen ist.
4. Anordnung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Haltemagnet (34) auf einen zwischen Druckhammerkopf (29) und Achse (19) liegenden Teil des Hebelarmes (28) einwirkt.
5. Anordnung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Haltemagnet (34) ein Permanentmagnet ist.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß im Haltezustand der Hebelarm (28) ungespannt am Haltemagneten (34) anliegt, solange der Elektromagnet (10/11) für einen Druckvorgang nicht angesteuert wird.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß sich nach Ansteuerung des Elektromagneten (10/11) bei Überschreiten der Haltekraft des Haltemagneten (34) der obere Hebelarm (28) im biegeelastisch gespannten Zustand von dem Haltemagneten (34) in Druckrichtung löst.
8. Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Elektromagnet (10/11) ein U-förmiges auf den unteren Hebelarm (20) mit mindestens einem Polende (13, 15) einwirkendes Magnetjoch aufweist.
9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß ein für den oberen Teil (22) des unteren Hebelarms (20) zugeordnetes Jochende (14) im Vergleich zu einem dem unteren Teil (21) des unteren Hebelarms (20) zugeordneten Jochende (13) abgeschrägt ist, und daß der untere Hebelarm (20) ein dieser Jochenden (13, 15)-Gestaltung angepaßte Formgebung zur Bildung schmaler Arbeitsspalte aufweist.
10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Abschrägung (15, 22) des oberen Polendes (14) bzw. der diesem zugeordneten Teil des unteren Hebelarmes (20) über die Achse (19) in den Bereich des oberen Hebelarmes (28) hineinerstreckt.
11. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß sich der Arbeitsspalt zwischen dem unteren Jochende (12) und dem diesem zugeordneten Teil des unteren Hebelarmes (20) innerhalb einer Elektromagnetspule (11) angeordnet sind.
12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß für einen der beiden Hebelarme (20, 28) ein den Drehweg des Hebels begrenzender Anschlag (26) mit - einem elastischen Material (27) an der Anschlagsfläche vorgesehen ist,
daß das Aufschlagen des Druckhammerkopfes (29) beim Druckvorgang im wesentlichen kurz vor oder nach oder mit dem Auftreffen des Hebelarmes auf dem Anschlag (26) zeitlich zusammenfällt.
13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Material (27) zur Vermeidung eines unerwünschten Doppelanschlags des Druckhammers (29) auf die Rückprelleigenschaften des Druckmediums abgestimmt ist.
14. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß als Anschlag ein passiver Pol des Magnetjoches verwendet wird.
15. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Auslösevorgang des Druckhammerantriebs und dem Ablösen des oberen Hebelarmes (28) vom Haltemagneten (34) der obere Hebelarm (28) bis zu seinem Aufschlag zur Erzeugung eines Abdruckes freie Schwingungen in und gegen die Druckrichtung ausführt und daß der Druckhammerkopf (29) zum Zeitpunkt seines Aufschlages ein Geschwindigkeitsmaximum aufweist.
16. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Annäherung des Zentrums der effektiven Aufschlagmasse und der Schaftmasse an den Aufschlagpunkt des Druckhammerkopfes (29) am oberen Ende des oberen Hebelarmes (28) eine zusätzliche Masse (32) vorgesehen ist.
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