DE2713514A1

DE2713514A1 - Druckvorrichtung mit einer anzahl von elektromechanisch betaetigbaren druckhaemmern

Info

Publication number: DE2713514A1
Application number: DE19772713514
Authority: DE
Inventors: Carl I Wassermann
Original assignee: Decision Data Computer Corp
Current assignee: Decision Data Computer Corp
Priority date: 1977-03-26
Filing date: 1977-03-26
Publication date: 1978-09-28

Description

Druckvorrichtung mit einer Anzahl von
elektromechanisch betätigbaren Druckhämmern Die Erfindung betrifft eine Druckvorrichtung mit einer Anzahl von elektromechanisch betätigbaren Druckhämmern,von denen jeder einen langgezogenen Schaft mit einer an dem einen Ende des Schafts angrenzenden Anschlagspitze aufweist.
Derartige Druckvorrichtungen werden in Hochgeschwindigkeitsdruckern angewandt, in Lochvorrichtungen oder dergleichen, insbesondere findet ein modularer Aufbau für die magnetisch angetriebenen Prägeeinrichtungen und die Verbesserungen in der Bauweise der Betätigungsvorrichtung für diese Drucker sowie die Anordnung der Magnete und der elektrischen Betätigungselemente für den Antrieb der Prägeeinrichtungen entsprechende Anwendung.
Obwohl der Erfindungsgedanke nicht allein auf diese Vorrichtungen begrenzt ist, werden die verschiedenen Merkmale der Erfindung insbesondere bei Hochgeschwindigkeitszeilendrucken vom Prägetyp angewandt.
Bekannte Hochgeschwindigkeitszeilendrucker vom Prägetyp verwenden eine Reihe von Druckhämmern, die entlang der Druckbahn Seite an Seite angeordnet sind, wobei für jede Position, an der eine Information auf der Bahn gedruckt werden soll, ein Druckhammer vorgesehen ist. Um ein lesbares Format zu erhalten, muß der Spalten- oder Druckabstand längs einer Druckbahn in einem charakteristischen Computerausdruck in der Größenordnung von ungefähr 1/10 eines Zolls oder auch etwas weniger betragen. Dabei ergeben sich eine Anzahl von Problemen bei der Ausgestaltung der Hammer, die nahe genug zueinander angeordnet sein müssen, um diese Abstandsbegrenzung zu erfüllen und die außeraem zufriedenstellend über lange Zeitperioden bei hohen Geschwindigkeiten arbeiten müssen, um den Anforderungen der datenverarbeitenden Industrie Genüge zu leisten.
Bei einer bekannten Druckvorrichtung werden die Druckhämmer einzeln mit Hilfe von Solenoiden betätigt, die den Hämmern durch Verbinaungsglieder oder mechanisch bewegte Schlagelemente eine Bewegung erteilen. Solche Vorrichtungen sind aufgrund der Bewegungsverluste in den mechanischen Verbindungen als auch aufgrund der Verluste durch Reibung und Trägheit auf Anwendungsfälle mit kleiner Druckgeschwindigkeit beschränkt. Hinzu kommt noch, daß bei Hochgeschwindigkeits-Druckvorrichtungen die Solenoide relativ groß sein müssen und daß dadurch eine Anordnung von Solenoiden und Verbindungselementen einen erheblichen Raumbedarf hat, sich Probleme beim Ausrichten der Elemente aufeinander sowie bei den Wartungsarbeiten ergeben. Dabei ist auch zu berücksichtigen, daß große und dementsprechend teure Spannungs- bzw. Stromquellen für den Betrieb der Solenoide erforderlich sind. Im übrigen ist auch zu beachten, daß bei den erforderlichen Geschwindigkeiten für Drucker der Bauweise, bei der die Erfindung eingesetzt werden kann, die überhitzung der Solenoide ein erhebliches Problem darstellt, wodurch Einrichtungen zur Ventilation und zur Kühlung der Solenoide erforderlich werden.
Wesentliche Vorteile von Aufprall-Druckern sind in den US-Patenten Nr. 3 o87 421, Erfinder Irwin es al und Nr 3 282 203, Erfinder Kalbach et al beschrieben. Wie in diesen Patentschriften offenbart ist, können Druckgeschwindigkeiten von mehr als looo Zeichen pro Minute durch die Anwendung von Hämmern erreicht werden, die Spulen tragen, die in Spalten angeordnet sind, welche zwischen Reihen von räumlich voneinander getrennten Permanentmagneten vorhanden sind, wobei die Flächen der Magnete, die die Spalte bilden, zueinander entgegengesetzte polarität besitzen, so daß ein idgnztfeld sich über jeden Spalt erstreckt. Entsprechend diesen Patentschriften ist für jeden Hammer ein Spalt vorgesehen, und die Spalte verlaufen in Richtung der Bewegung der Hämmer, so daß Stromimpulse durch die Spulen eine Bewegung der Hämmer gegen eine Aufprallfläche bewirken.
Um einen Druckraum von zumindest 1o Schriftzeichen pro Zoll zu erhalten, werden bei der bekannten Vorrichtung eine Anzahl von schmalen, dünnen, ebenen Magnete verwendet, die durch enge Spalte voneinander getrennt sind. Die Magnete sind oberhalb und unterhalb der Druckbahn zueinander versetzt angeordnet, um Spalte in der Größenordnung von 1/10 eines Zolls, bezogen auf die Mittellinie, und bedingt durch die Unterbringung von 1o Schriftzeichen pro Zoll Druckraum zu ermöglichen.
Die Magnete sind im allgemeinen so angebracht, daß benachbarte Hämmer an Trägern aufgehängt sind, die wechselweise oberhalb und unterhalb der Magnete angeordnet sind, um einen Bewegungsspielraum zwischen den Trägern und den Magneten zu erhalten. Von Nachteil ist bei den in den voranstehend erwähnten Patenten beschriebenen Vorrichtungen, daß sie eine sehr große Anzahl von Magneten erfordern, die in enger und genau ausgerichteter Seite an Seite Beziehung zueinander angeordnet sein müssen. Dabei müssen die Flachspulen sorgfältig gearbeitet werden, um in die engen Räume eingepaßt werden zu können. Perfekte Ausrichtung der Teile ist erforderlich, um den Reibungskontakt jeder Flachspule mit den angrenzenden Magnetflächen zu begrenzen. Da die Spulen extrem dünn sein müssen, ist die Anzahl der Windungen und die Größe des für die Spulen verwendeten Drahtes beschränkt. Aus diesem Grund wird eine dünne Aluminiumfolie als Spulendraht verwendet. Zur Kompensation der begrenzten Anzahl von Wicklungen müssen Magnete mit relativ großer Magnetflußdichte verwendet werden und ein relativ hoher Strom muß durch das Aluminiumfolienmaterial geschickt werden, um die notwendige Antriebskraft zu erhalten.
Infolge der hohen Stromwerte neigen die in den engen Spalten verwendeten Spulen dazu, sich aufzuheizen. Hystersisverluste und Wirbelströme bewirken eine weitere Erwärmung. Als weiterer Nachteil kommt hinzu, daß die Wirbelströme den Aufbau des Magnetfeldes verzögern. Zur Kompensation der dünnen Spulen ist eine relativ große Stromquelle erforderlich und diese steigert in unverhältnismäßiger Weise die Kosten der Vorrichtung.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Druckvorrichtung der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, aaß die voranstehend beschriebenen Nachteile vermieden werden, daß eine präzise Ausrichtung der Hämmer in Querrichtung zu den mit ihnen zusammenarbeitenden Magneten, wie dies bei bekannten Druckvorrichtungen der Fall ist, nicht erforderlich ist und daß die in den magnetisch betätigten linearen Stellgliedern verwendeten Spulen nicht innerhalb von engen Spalten zwischen den Magneten angeordnet werden müssen, so daß große Spulen für die Stellglieder verwendet werden können, auch wenn diese in enger Seite an Seite Anordnung zueinander montiert sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, aaß die Hämmer an biegsamen Elementen in Form von Federn befestigt sind und Bewegungen in zueinander parallelen Bahnen Seite an Seite entlang den Längsachsen der Schäfte ausführen, wodurch die Anschlagspitzen auf einem nahe an ihnen vorbeigeführten Aufzeichnungsband Prägungen aufdrücken, daß auf jedem Schaft eine Spule aufsitzt, die elektrische Impulse empfängt und deren Windungen in Parallelebenen zu der Ebene liegen, in der die parallelen Bahnen der Hammerbewegungen ablaufen, daß plattenförmige Längsmagnete zur Erzeugung von Magnetfeldern in aufeinanderfolgenden Zonen sich quer zu den Hämmern erstrecken, wobei Magnetfeldbereiche senkrecht zu der Ebene verlaufen, die die parallelen Bahnen der Hammerbewegungen enthält, und daß die Spulen auf Spulenkörpern innerhalb der Magnetfeldbereiche befestigt sind, wobei die elektrischen Impulse in den Spulen und die Magnetfeldbereiche sich gegenseitig beeinflussen, um die Hämmer längs den parallelen Bahnen zu bewegen.
Die Weiterbildung der Erfindung ergibt sich aus den Maßnahmen der Patentansprüche 2 bis 16.
Bei der Erfindung sind die Hämmer in neuartigen Modulen zusammenge faßt und erstrecken sich die die Magnetfelder erzeugenden permanenten Längsmagnete quer zu diesen Modulen der Hämmer, so daß der Vorteil erzielt wird, daß diese Magnetfelder mit den Spulen einer Anzahl von Hämmern zusammenwirken. Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, daß die Magnete derart magnetisiert sind, daß sich Magnetfeldbereiche senkrecht zu den Ebenen der Spulenwicklungen in Zonen verlaufen, die quer zu den Gruppen von Hämmern angeordnet sind. Dabei können die Magnetfelder auf verschiedene Weise erzeugt werden, beispielsweise durch quer auf den beiden Seiten der Spulen verlaufende Stabmagnete oder durch einen einzelnen Plattenmagneten auf einer Seite der Spulen. Die Magnetfelder können sich von einem Magneten zu dem nächsten oder zwischen benachbarten Zonen von entgegengesetzter Polarität desselben Magneten erstrecken. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden Plattenmagnete von rechteckigem Querschnitt verwendet, die sich über eine Anzahl von Hämmermodulen, die aus Reihenanordnungen von 80 bis 120 Hämmern bestehen, quer erstrecken.
Durch die Verwendung von Plattenmagneten werden die Herstellungskosten und die Herstellungszeit reduziert und der Vorteil erzielt, daß für eine Reihe von Seite an Seite angeordneten Stellgliedern gemeinsame Magnetfelder erzeugt werden.
Als weitere Vorteile kommen hinzu,aaß die Erfindung eine kompakte Hammer- und Magnetanordnung einfacher Bauweise ermöglicht, die weniger bewegte Teile, vereinfachte und relativ billige Spulen und Plattenmagnete besitzt, die gemeinsame.
Felder für die Spulen verschiedener Hämmer erzeugen. Dabei ist auch von Vorteil, daß wesentliche Teile der Hämmerkörper, der die Hämmer tragenden Aufbauten und Rahmen aus gegossenen Plastikmaterialien bestehen und daß die magnetisch angetriebene Stellgliederanorcnung gesinterte, keramishe Magnete für den Antrieb einer Vielzahl von Seite an Seite zueinander beweglichen Stellgliedern aufweisen. Mit der Erfindung wird ferner eine Verbesseruny der Leistungscharakteristiken im Vergleich zu bekannten Druckvorrichtungen bei wesentlich geringeren Herstellungskosten erzielt.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die ausführliche Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist, näher erläutert.
Es zeigen: Figur 1 - eine perspektivische Ansicht einer Druckvorrichtung, in der verschiedene Bauteile aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit weggelassen sind und aus der das Prinzip der Erfindung ersichtlich ist, Figur 2 - eine Draufsicht, bei der gleichfalls verschiedene Bauteile weggelassen sind, der Vorrichtung nach Figur 1, Figur 3 - eine Schnittansicht längs der Linie 3-3 nach Figur 2, in der gleichfalls verschiedene Bauteile weggelassen sind, Figur 4 - eine Schnittansicht in Vergrößerung mit Bezug auf die Figuren 1 bis 3 der Hammeranordnung, die in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, längs der Bezugslinie 4-4 von Figur 3, und Figur 5 - eine Draufsicht, in bezug auf die Figuren 1 bis 3 vergrößert, eine Hammermodulanordnung, in der verschiedene Hämmer weggelassen sind, und bei der eine bevorzugte Anordnung der Spulen auf den Hämmern in dem Modul dargestellt ist.
Es wird im folgenden eine Anordnung beschrieben werden, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, die eine ausgewählte Ausführungsform der Erfindung zeigen, welche beispielsweise in einem Hochgeschwindigkeitsdrucker, wie einem Rückwärtsdrucker, eingebaut ist, bei dem alphanumerische Schriftzeichen auf einem endlosen Metallband 1o durch einen chemischen Fräsvorgang eingeprägt sind. Wie es für den Fachmann selbstverständlich ist, läuft das Band 1o über Rollen 11 und 12, von denen eine kontinuierlich angetrieben ist, so daß sich die Schriftzeichen längs einer Druckbahn während der Druckvorgänge, angetrieben von einem Motor 13 und einem Antriebsband 14 bewegen. Ein Farbband 15 ist zwischen den Schrifttypen und dem Aufzeichnungsmaterial dazwischengeschaltet, das beispielsweise aus einem Papierband 16 besteht, welches sich in die durch den Pfeil in Figur 1 angezeigte Richtung mit Hilfe von nicht dargestellten Motoren bzw. Motorwagen herkömmlicher Bauweise bewegt. Es ist ersichtlich, daß derartige Druckvorrichtungen auf dem Papier eine Linie im Laufe der Zeit durch die Betätigung von einer Vielzahl von Druckhämmern drucken, die quer zu dieser Linie in gleich großen räumlichen Abständen angeordnet sind. Wenn die zu druckenden Typenzeichen bestimmte vorgegebene Druckpositionen erreichen, so treibt die Betätigung der Hämmer das Aufzeichnungsmaterial gegen das Band und bewirkt, daß die Schriftzeichen gedruckt werden. Wird eine vollständige Linie unter der Steuerung eines Speichergerätes gedruckt, das mit Hilfe von Einrichtungen zum Spurhalten der Positionen der Schriftzeichen auf dem Band betrieben wird, so wird das Aufzeichnungsmaterial zu der nächsten Zeile vorwärtsbewegt und der Vorgang wiederholt.
Obwohl eine bevorzugte Anwendung der Erfindung in der Kombination mit einem Rückwärtsdrucker besteht, der ein kontinuierliches Band, wie voranstehend beschrieben, verwendet, ist es selbstverständlich, daß die Prinzipien der Erfindung ebenso für Aufschlagdruckvorrichtungen anwendbar sind, die beispielsweise Trommel- und Matrizendrucker beinhalten, ebenso ist die Erfindung für Stanz- oder Lochvorrichtungen oder dergleichen einsetzbar, bei denen eine Anzahl von Hämmern oder ähnlichen Betätigungsgliedern in einer Seite an Seite Anordnung eingesetzt werden.
Wie zuvor schon erwähnt, wird das Drucken an jeder vorgegebenen Typenposition durch die Bewegung der Hämmer gegen eine Aufschlagfläche ausgeführt, wodurch ein Eindruck der zu drukkenden Schriftzeichen auf dem Aufzeichnungsmaterial bewirkt wird. Bei einem charakteristischen Zeilendrucker ist es erwünscht, eine Anzahl von 1o Schriftzeichen pro Zoll oder auch mehr auf einer Zeile zu drucken, so daß die Hämmer in einer extrem engen Seite an Seite Beziehung zueinander angeordnet sein müssen, falls ein Hammer pro Druckposition vorgesehen wird. Die verschiedenen Vorteile der Erfindung wirken derart zusammen, daß eine Anordnung geschaffen wird, in der magnetisch angetriebene Stellglieder sehr leicht in Intervallen von 1/10 Zoll oder weniger montiert werden können, bei geringeren Herstellungskosten und mit weniger Problemen beim Zusammenbau als dies bisher der Fall war.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen besteht die Erfindung im wesentlichen aus einer Anordnung oder aus Reihen von Hämmern 17, von denen jeder eine Spule 18 trägt, die in einem gemeinsamen Magnetfeld von einer Anzahl von Spulen angeordnet ist. Die Magnetfelder werden bevorzugt durch Permanentmagnetelemente erzeugt, die unter anderem einen oder mehrere plattenförmige Längsmagnete 19 aus einem anisotropen Material einschließen, die sich quer zu den Reihen von Hämmern erstrekken. Die Oberflächen der plattenförmige Längsmagnete 19, die den Spulen 18 gegenüberliegen, sind in Bereichen polarisiert, und zwar mit entgegengesetzter Polarität wie die Bereiche, die sich in Längsrichtung der Magnete 19 erstrecken. Wie am besten aus Figur 4 ersichtlich ist, in der das durch benachbarte Bereiche erzeugte Magnetfeld schematisch dargestellt ist, befinden sich die Spulen 18 in Magnetfeldbereichen, die senkrecht zu den polarisierten Oberflächen und zu den Ebenen der Spulenwicklungen liegen. Stromimpulse der geeigneten Polarität schaffen eine Wechselwirkung der Felder, die die erregte Spule im rechten Winkel zu dem Magnetfeld in die Richtung antreibt, die durch die auf den Hämmern in den Figuren 1 und 4 eingezeichneten Pfeilen angezeigt wird.
Jeder Hammer 17 besteht aus einem länglichen Schaft oder Körperteil 20, der bevorzugt aus einem nicht-magnetischen Material geformt ist. Obwohl verschiedene Materialien verwendet werden können, erhält man ausgezeichnete Ergebnisse mit Hämmern, die aus gegossenem Polykarbonat bestehen, wie beispielsweise das von der Firma General Electric Company unter dem Warenzeichen 'LE WN' vertriebene Material. Jeder Hammer 17 weist eine Anschlagspitze 21 aus einem widerstandsfähigem, robusten Metall, wie beispielsweise Stahl, auf, die an das eine Ende des Hammers 17 angrenzt. Das andere Ende ist mit einem vergrößerten Ansatz oder Rückprall-Vorsprung 22 versehen.
Die Hämmer 17 sind für die Axialbewegung bevorzugt an einem Paar von biegsamen Elementen 23 befestigt, die die Hämmer so vorspannen, daß die Rückprall-Vorsprünge 22 gegen Rückprall-Einstellschrauben 24 anliegen. Es ist selbstverständlich, daß auch andere Befestigungsmittel vorgesehen werden können.
Bei den biegsamen Elementen handelt es sich bevorzugt um Flachfedern 23, die aus Stahl oder einem anderen elektrisch leitenden Material bestehen und als Stromleiter zu den elektrischen Spulen 18 arbeiten, die von jedem Hammer 17 getragen werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Hämmer sind die Federn 23 in Gußformen für die Hämmer angeordnet, so daß die Federn sobald eine derartige Gußform mit Harz gefüllt wird, integral mit dem Schaft 22 vergossen wird und mit diesem eine Einheitsanordnung bildet.
Die Verwendung von Flachdraht gibt der gesamten Hammeranordnung seitliche Stabilität und verleiht des weiteren dem länglichen Hammerkörper eine bestimmte Biegesteifigkeit.
Wie am besten aus den Figuren 1 und 4 ersichtlich ist, sind die Rückprall-Vorsprünge 22 an den Enden der Hämmer, die den Anschlagspitzen gegenüberliegen, angegossen, so daß sie auf die Enden der Rückprall-Einstellschrauben 24 auftreffen, wenn die Hämmer 17 nach erfolgtem Auftreffen auf das Aufzeichnungsmaterial zurückprallen. Die Rückprall-Einstellschrauben 24 bestehen bevorzugt aus einem Energie absorbierenden Material, so daß die verbleibende kinetische Energie in den Hämmern sehr schnell absorbiert wird und die Hämmer gegen ihre Anschläge anliegen, bevor der nächste Betriebszyklus beginnt.
Um einen bestimmten Bewegungsspielraum der Teile zu haben, sind die Rückprall-Vorsprünge 22 und die mit ihnen zusammenwirkenden Einstellschrauben wechselweise räumlich oberhalb oder unterhalb der Druckbahn räumlich voneinander getrennt, wie nachstehend noch näher erläutert werden wird.
Wie die Figuren 1 und 2 zeigen, ermöglicht es die Erfindung, die Hämmer in einer Seite an Seite Anordnung auf einer Einheitsbasis oder einem Stützaufbau zu befestigen, der aus einem gegossenen plastischen Material geformt sein kann, wobei Modularanordnungen ausgebildet werden, die in passender Weise in bezug auf die Magnete, die die Magnetfelder für den Betrieb der Hammerspulen erzeugen, montiert sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind sechzehn Hämmer als eine Einheit auf jeder Basisstruktur befestigt, die unterhalb der Hämmer auf einem Rahmen, wie nachstehend noch beschrieben wird, montiert ist.
Die Basisstruktur umfaßt bevorzugt gegossene längliche Stützelemente 25, von denen jedes mit zwei Reihen von Schlitzen 26 versehen ist, die die Enden der Federn 23 aufnehmen und abstützen. Wie aus Figur 4 zu ersehen ist, sind die beiden Federstützen für einen Hammer in die äußersten linken Schlitze 26 der beiden Stützelemente 25 eingepaßt, während die zwei Federstützen des nächsten Hammers in den Schlitzen 26 der rechten Reihe von Schlitzen eingefügt sind. Die Federstützen springen von dem Boden der Stützelemente 25 vor. Die Enden dieser bilden Steckteile von elektrischen Steckverbindungen und sind in Steckbuchsen 27 eingeschoben, die auf einer gedruckten Schaltplatte 28 befestigt sind. Die Schaltplatten 28 tragen den Schaltungsaufbau für die Lieferung von Treiberimpulsen an die Spulen der einzelnen Hämmer 17.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist für jeden Modul von sechzehn Hämmern eine eigene Schaltplatte 28 vorgesehen. Jede Schaltplatte 28 ist mit Hilfe von Befestigungselementen, wie beispielsweise Bolzen 29, mit den Stützelementen 25 verbunden. Abstandsränder oder -bunde 30 stellen den geeigneten räumlichen Abstand zwischen den Schaltplatten und den Stützelementen 25 her. Die Bolzen 29 sichern die gesamte Anordnung auf einem länglichen, wie ein umgekehrtes U ausgebildeten Tragrahmen 31, der gleichfalls aus einem gegossenen Plastikmaterial besteht. Unterlegscheiben 32 sind zwischen dem Tragrahmen und den Stützelementen 25 vorgesehen. Ein plattenförmiger Längsmagnet 19 von rechteckigem Querschnitt erstreckt sich quer über sämtliche Hammermodule und liegt auf dem Tragrahmen 31 auf und ist mit diesem durch geeignete Mittel verbunden.
Figuren 2 und 3 zeigen gewisse Merkmale der Hämmer, die zu einer kompakten und robusten Hammeranordnung beitragen, die zum Drucken von 10 Schriftzeichen pro Zoll mit einem Hammer für jede Druckposition geeignet ist, ohne daß sich die Spulen zusammendrängen müssen oder daß Probleme durch die gegenseitige Beeinflussung infolge anderer bewegter Teile entstehen. Aus den Figuren 2 und 3 ist ersichtlich, daß die Anschlagspitze und der Schaft 20 jedes Hammers 17 relativ dünn ausgebildet sein können, wobei die Anschlagspitze gerade dick genug sein muß, um Platz für jedes Schriftzeichen zu bilden, das in der entsprechenden Druckposition ausgedruckt werden soll.
Gewisse kritische Teile der Hämmer 17, an denen erhöhte Kräfte auftreten können, werden zweckmäßigerweise durch die Ausbildung eines stärkeren Materialquerschnitts als der Breite der Druckposition entspricht, verstärkt. Beispiele für solche Teile sind die Rückprall-Vorsprünge 22. Zusätzlich ist eine Verstärkung an den Punkten erwünscht, an denen die elastischen Elemente oder Federn 23 mit dem Schaft 20 in Verbindung treten, da diese Stellen relativ hohen Kräften ausgesetzt sind, und sie werden in erwünschter Weise dicker als die Breite einer Druckposition ausgestaltet. Die sich nach unten erstrekkenden Stützen aus Flachfedern 23 sind gleichfalls relativ breit ausgebildet, so daß der Widerstand gegen Querbiegungen der Hämmer maximal ist.
Um einen Zwischenraum zwischen benachbarten Hämmern zu schaffen unter Beibehaltung des gewünschten Abstandes zwischen benachbarten Hämmern in der Anordnung, sind die Teile auf einem Hammer, die aicker als eine Spalte sind, gegenüber den gleichen Teilen auf einem benachbarten Hammer und in bezug auf die Längsachsen der Hämmer versetzt. Wie die Figuren 1 und 4 zeigen, sind die Rückprall-Vorsprünge 22 auf jedem Hammer oberhalb der Längsachse der Schäfte der Hämmer angeordnet.
Für benachbarte Hämmer dient der vergrößerte Abschnitt,an dem die hintere Stützfeder an dem Hammer angreift als der Rückprall-Vorsprung Bei der Positionierung der Spulen 18 innerhalb der Magnetfelder ist es wichtig, daß die Spulen innerhalb der Teile der Magnetfelder angeordnet werden, die im wesentlichen normal zu den Wicklungsebenen der Spulen verlaufen. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Spulen in Ebenen angeordnet, die im wesentlichen parallel zu einer Ebene verlaufen, die sich durch die Längsachse aller Hämmer in der Hämmeranordnung erstreckt. Durch diese Ausrichtung sind die Spulen nicht beschränkt oder durch einen engen Spalt zwischen benachbarten Magnetflächen begrenzt, so daß ihre Anordnung in Längsrichtung der Magnetflächen nicht kritisch ist.
Wie voranstehend schon festgestellt wurde, können die Federstützen 23 auch als leitende Elemente für die Stromversorgung der Spulen verwendet werden. der in Figur 4 dargestellten +) Bei Ausführungsform sind die Federstützen im Inneren des Körpers gebogen und mit einem Paar von Spitzen versehen, die aus dem Körper hervor in eine Öffnung im Spulenrahmen oder Spulenkörper 18a hineinragen, auf dem der Draht für die Spule aufgewickelt ist. Der Spulenkörper 18a ist geklebt oder in anderer bekannter Weise mit dem Schaft jedes Hammers verbunden, wobei die Spulenenden mit den vorspringenden Spitzen der Federstützen 23 verbunden sind.
Da die Antriebskraft für jeden der Hämmer eine Funktion der Flußdichte, des Stromes, der Länge des normal zu dem Magnetfeld verlaufenden Drahtes und der Anzahl der Wicklungen ist, kann die gewünschte Antriebskraft für eine gegebene Flußdichte gemäß der Erfindung durch Minimalisierung des Stromes und Maximalisierung der Spulenabmessungen und der Anzahl der Wicklungen des Drahtes derart erreicht werden, daß der Anteil an erzeugter Hitze und die Größe der Stromquelle, die für den Antrieb der Spulen verwendet wird, reduziert werden. Ein Aspekt der Erfindung, der dies zuläßt, ist die Ausrichtung der Flächen der Magnetfeld erzeugenden Einrichtungen in einer Weise, daß polarisierte Bereiche sich quer zu den Spulenreihen erstrecken. Die kompakte Seite an Seite Anordnung der Teile wird ohne Einschränkung der Spulengröße durch ein versetztes Befestigungsmuster der Spulen auf den Hämmern und durch Montieren benachbarter Spulen auf sich gegenüberliegenden Seiten der Hämmer erhalten. Wie insbesondere aus den Figuren 1 und 4 ersichtlich ist, weist die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung einen zweiten plattenförmigen Längsmagneten 19a auf, der auf einem Rahmen 33 so befestigt ist, daß der Längsmagnet in räumlichem Abstand oberhalb der Hämmer 17 hängt. Ein charakteristisches Befestigungsmuster der Spulen ist in Figur 5 dargestellt, in der die Hämmer durchgehend mit den Bezugszeichen 17-1 bis 17-8 und die Spulen dieser Hämmer mit den Bezugszahlen 18-1 bis 18-8 belegt sind.
Die Spulen auf den Hämmern 17-1, -3, -5 und -7 sind oberhalb der Hämmer und die Spulen auf den Hämmern 17-2, -4, -6 und -8 sind unterhalb der Hämmer angeordnet. Zusätzlich sind die Reihen der Spulen auf der einen Seite der Hämmer in einem versetzten Muster zueinander angeordnet. Durch diese Anordnung wird ein hoher Grad an Flexibilität in bezug auf die Spulengröße und die Anzahl der Wicklungen erhalten. Da die Spulen nicht in engen Schlitzen eingesetzt sind, ist die Dimensionierung der Spule nicht kritisch, und sie können daher auch aus relativ billigen Materialien hergestellt werden.
Obwohl die Magnetfeld erzeugenden Einrichtungen verschiedene Formen aufweisen können, ist es von Wichtigkeit, daß die benachbarten Zonen jeweils entgegengesetzte Polarität besitzen und sich quer zu den Druckhämmern erstrecken. Die Magnetfeld erzeugenden Einrichtungen umfassen Magnete, die bevorzugt aus einem anisotropen Material bestehen, wobei die durch die Magnete erzeugten Felder Bereiche aufweisen, die senkrecht zu den Ebenen der Spulen liegen. Die gewünschten Magnetfelder können auf verschiedene Weise gewonnen werden. Bei einer bevorzugten Anordnung, wie sie in den Zeichnungen dargestellt ist, besteht der plattenförmige Längsmagnet 19 aus einem keramischen und magnetisch permanenten Material und weist eine Anzahl von Seite an Seite liegenden Stäben oder Abschnitten 19' aus einem keramischen Magnetmaterial von rechteckförmigem Querschnitt auf.
Die keramischen Magnetstäbe 19' sind auf einer Stütz- oder Halteplatte 33 befestigt. Flußspalte trennen jeden Stab von dem benachbarten Stab. Wie aus den Zeichnungen ersichtlich ist, sind die den Spulen gegenüberliegenden Flächen polarisiert, so daß die Flächen von benachbarten Stäben jeweils zueinander entgegengesetzte Polarität aufweisen.
Es können unterschiedliche Ausführungsformen der Magnetanordnung für die Erfüllung gewisser wichtiger Prinzipien der Erfindung vorgesehen werden. Beispielsweise kann ein einzelner plattenförmiger Stabmagnet 19, wie er voranstehend beschrieben ist, in Verbindung mit einer magnetischen Halteplatte eingesetzt werden, die im räumlichen Abstand auf der gegenüberliegenden Seite der Spulen von dem plattenförmigen Längsmagneten angeordnet ist, um das gewünschte Magnetfeld zu schaffen. Der plattenförmige Längsmagnet kann eine Einheitsplatte sein, bei der die Zonen bzw. Bereiche von entgegengesetzter Polarität nicht durch physikalische Spalte sondern durch nicht-magnetische Bereiche voneinander getrennt sind.
Ebenso ist es möglich, daß das gewünschte Magnetfeld durch Platten mit U-förmiger Konfiguration oder durch Reihen von U-förmig geformten Magneten erzeugt wird, die zu einer Einheitsanordnung zusammengefaßt sind. Für alle Ausbildungen gilt, äaß die Magnetfelder für eine Anzahl von Spulen gemeinsam erzeugt werden.
Wie in den Zeichnungen dargestellt ist, umfassen bevorzugt die Magnetfeld erzeugenden Einrichtungen einen zweiten plattenförmigen Längsmagneten 19a, der oberhalb der Hämmer 17 angeoranet ist. Der Längsmagnet 19a besitzt den gleichen Aufbau wie der Längsmagnet 19 und ist an einem Trägerteil 35 befestigt, wobei die einzige Ausnahme darin besteht, daß die den Spulen gegenüberliegenden magnetisierten Bereiche in bezug auf diejenigen Bereiche entgegengesetzte Polarität aufweisen, die unmittelbar unter ihnen auf dem Längsmagneten 19 vorhanden sina.
In Figur 4 ist ein Teil des Magnetfeldes in dem Bereich der Spulen 18-4 und 18-5 gezeigt. Wie ersichtlich ist, laufen Kraftlinien von dem Nordpol auf dem Teil des Längsmagneten unterhalb und links von den Spulen 18-4 und 18-5 durch diese beiden Spulen zu dem Südpol des Teils des Längsmagneten, der sich unmittelbar oberhalb der Spulen befindet. Ebenso erstreckt sich das Magnetfeld abwärts von dem Nordpol des oberen magnetisierten Bereichs über den Flußspalt durch die Spulen zu dem Südpol der unmittelbar darunterliegenden Zone.
Durch die Anwendung der Lenz'schen Regel treibt ein Stromimpuls der entsprechenden Polarität durch eine Spule diese von der in Figur 4 dargestellten Position nach links, so daß ein Druckvorgang auf dem Aufzeichnungsmaterial vor sich geht.
Nach dem Aufprall des Hammers ermöglichen die Federstützen die Rückkehr des erregten Hammers nach rechts, wo jede im Hammer noch vorhandene kinetische Energie durch einen Rückprall-Anscnlag für diesen Hammer absorbiert wird.
Es ist ersichtlich, daß die Polarisation der Magnete mit den quer sich erstreckenden Bereichen von entgegengesetzter Polarität das schwierige Problem der Querausrichtung der Spulen in bezug auf die Magnete eliminiert. Mit der Erfindung ist es möglich, aaß die Reihen von Hämmern quer zu den Stabmagneten ohne Einfluß des Betriebes der Hämmer verschoben werden können, so daß die Querabmessungen der Hämmer nur innerhalb gewisser Toleranzen eingehalten werden müssen.
Der Magnetaufbau als solcher ist sehr einfach im Vergleich zu den bekannten Druckvorrichtungen, da zwei magnetische Einheitsplatten für den Antrieb aller Hämmer vorgesehen werden können. Die Verwendung von gesinterten, keramischen Permanentmagneten ermöglicht es, hohe Flußdichten bei geringen Herstellungskosten zu erhalten und läßt es zu, einen relativ großen Luftspalt zwischen dem oberen und dem unteren Magneten mit ausreichendem Zwischenraum für relativ große Spulen vorzusehen.

Claims

Patentansprüche 1. Druckvorrichtung mit einer Anzahl von elektromechanisch betätigbaren Druckhämmern,on denen jeder einen langgezogenen Schaft mit einer an dem einen Ende des Schafts angrenzenden Anschlagspitze aufweist, dadurch chgekennzeichnet, daß die Hämmer (17) an biegsamen Elementen in Form von Federn (23) befestigt sind und Bewegungen in zueinander parallelen Bahnen Seite an Seite entlang den Längsachsen der Schäfte (20) ausführen, wodurch die Anschlagspitzen (21) auf einem nahe an ihnen vorbeigeführten Aufzeichnungsband (16) Prägungen aufdrücken, daß auf jedem Schaft (17) eine Spule (18) aufsitzt, die elektrische Impulse empfängt und deren Windungen in Parallelebenen zu der Ebene liegen, in der die parallelen Bahnen der Hammerbewegungen ablaufen, daß plattenförmige Längsmagnete (19) zur Erzeugung von Magnetfeldern in aufeinanderfolgenden Zonen sich quer zu den Hämmern (17) erstrecken, wobei Magnetfelabereiche senkrecht zu der Ebene verlaufen, die die parallelen Bahnen der Hammerbewegungen enthält, und daß die Spulen (18) auf Spulenkörpern (18a) innerhalb der Magnetfeldbereiche befestigt sind, wobei die elektrischen Impulse in den Spulen (18) und die Magnetfeldbereiche sich gegenseitig beeinflussen, um die Hämmer (17) längs den parallelen Bahnen zu bewegen.
2. Druckvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder plattenförmige Längsmagnet (19) eine Anzanl von längsverlaufenden Permanentmagnetbereichen (19') aufweist, die quer zu den Hämmern (17) angeordnet sind, daß ein querverlaufender Spalt für den Magnetfluß je zwei benachbarte Magnetbereiche (19') voneinander trennt, daß die Oberflächen der Magnetbereiche, die an einen Spalt angrenzen, entgegengesetzte Polarität zueinander haben, wobei aie durch die entgegengesetzten Pole erzeugten Magnetfelder sich im wesentlichen senkrecht zu den Ebenen erstrekken, in denen die Wicklungen der Spulen (18) liegen, und daß die Spulen (18) in diesen Magnetfeldern angeordnet sind und ein elektrischer Impuls in einer dieser Spulen (18) den zugehörigen Hammer (17) entlang seiner Längsbahn bewegt.
3. Druckvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnetbereiche (19') durch eine Anzahl von sich quer zu der Längsrichtung der Hämmer (17) erstreckenden Spalten voneinander getrennt sina, und daß die von den Hämmern (17) getragenen Spulen (18) so zueinander versetzt angeordnet sind, daß sich ede Spule (18) in dem Feldbereich über einem anderen Spalt befindet.
4. Druckvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsmagnete zur Erzeugung von Magnetfeldern aus einem ersten und einem zweiten Längsmagnet (19', 19a) bestehen, die sich quer zu den Hämmern (17) zu beiden Seiten derselben erstrecken.
5. Druckvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Hämmern (17) getragenen Spulen (18) in abwechselnder Reihenfolge dem ersten und dem zweiten Längsmagnet benachbart angeordnet sind.
6. Druckvorrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n o t , daß jeaer nängsmagnet (19', 19a) eine Anzahl von aneinander benachbarter Magnetbereiche (19') mit zueinander entgegengesetzter Polarität aufweist, die quer zu den Hämmerreihen verlaufen, um gemeinsame Magnetfelder für eine Anzahl von Spulen (18) zu erzeugen, und daß die Spulen (18), die seitlich nahe zueinander sind, jeweils an einen anderen der Nagnetbereiche (19') angrenzen.
7. Druckvorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß die Querabmessung jeder der Spulen (18) größer als das Quermaß jedes Schaftes (20) eines Hammers (17) ist und daß die Spulen (18) auf den Schäften (20), auf denen sie befestigt sind, einen längeren Abschnitt in Längsrichtungen belegen, so daß diese überdeckten Teile die Schäfte (20) von benachbarten Hämmern (17) freihalten.
8. Druckvorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß die Magnetfelder erzeugenden Längsmagnete (19) polarisierte Bereiche eines anisotropen Materials umfassen.
9. Druckvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsmagnete (t9) aus einer Anzahl von Paaren von entgegengesetzt polarisierten Magnetbereichen (19') bestehen, die zueinander parallel verlaufen, und daß benachbarte Spulen (18) in Feldbereichen angeordnet sind, die jeweils von einem anderen der Paare von entgegengesetzt polarisierten Magnetbereichen (19') erzeugt sind.
10. Druckvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfelder erzeugenden Längsmagnete (19) aus zumindest drei Paaren von entgegengesetzt zueinander polarisierten Magnetbereichen (19') bestehen, und daß die Spulen (18) zueinander schrittweise versetzt angeordnet sind.
11. Druckvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfelder erzeugenden Längsmagnete aus einem Paar von Längsmagneten (19, 19a) bestehen, die zu beiden Seiten der Ebene angeordnet sind, in der sich die Schäfte (20) bewegen, daß jeder dieser Längsmagnete (19 bzw. 19a) eine Anzahl von polarisierten Magnetbereichen (19') aufweist, die sich quer zu den Hämmerreihen erstrecken, wobei Nord- und Südpole abwechselnd aneinander angrenzen, daß die sich gegenüberliegenden Magnetbereiche (19') der beiden Längsmagnete (19, 19a) entgegengesetzte Polarität besitzen, und daß Spulenkörper (18a) die Spulen (18) der Häar,er (17) in den Magnetfeldern halten, die durch diese Magnetbereiche (19') der beiden Längsmagnete (19, 19a) erzeugt werden.
12. Druckvorrichtung mit einer modularen Hammeranordnung zum Drucken einer Anzahl von aneinandergrenzenden Spalten fester Länge längs einer Druckbahn, dadurch gekennzeichnet, daß für jeze Spalte ein Hammer (17) vorgesehen ist, der einen länglichen Schaft (20) und an einem Schaltende eine metallische Anschlagspitze (21) aufweist, die einen in dem Schaft (20) eingelassenen Stützarm und eine Breite besitzt, die ausreicht jedes zu druckende Schriftzeichen aufzunehmen, die jedoch geringer ist als die Breite einer Spalte der Druckbahn, daß jeden Hammer (17) ein Paar von Federn (23) abstützt, die in einer gemeinsamen Ebene liegen und genügend Spielraum haben, um den Schaft (20) in einer Bahn parallel zu dieser Ebene hin- und her zu bewegen, daß eine auf jedem Hammer (17) montierte Spule (18) diesen betätigt, wobei die Spulenwicklungen in Parallelebenen zu der Ebene der Längsachsen der Schäfte (20) verlaufen und die Spulenabmessung in Querrichtung in der Wicklungseben2 größer als der Hammer (17) ist, und daß Stützelemente (25) die Spulen (18) zueinander in versetzter Lage und gegenüber den Schäften (20) versetzt halten, so daß die Bewegungsfreiheit der Hämmer (17) auf die Druckbahn zu und von dieser weg gegeben ist.
13. Druckvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Reihe von Hämmern (17) Seite an Seite angeordnet ist, von denen jeder Hammer einen länglichen Schaft (20) und ein Paar von ersten und zweiten aufrecht stehenden Federn (23) als Stützen für die Hammerbewegung in Bahnen entlang den Längsachsen der Schäfte (20) aufweist, daß ein erstes längliches Stützelement (25) die ersten Federn (23) der Stützpaare Seite an Seite und ein entsprecnendes zweites längliches Stützelement (25) die zweiten Federn (23) der Stützpaare Seite an Seite aufnimmt, daß für die Bewegung eines jeden Hammers (17) ein Antriebselement in Form einer Spule (18) vorgesehen ist, deren Wicklungen in Parallelebenen zu einer Ebene liegen, in der die Längsachsen der Hammerschäfte verlaufen, daß die Querabmessung jeder Spule (18) größer als die Breite des Hammerschaftes ist, daß mit Hilfe von Spulenkörpern (18a) die Spulen (18) an benachbarten Hammerschäften und in bezug auf die Längsrichtung der Schäfte zueinander versetzt angeordnet sind, um einen ausreichenden Bewegungsspielraum zu erhalten, der eine Beeinträchtigung der Hammerbewegungen entlang den einzelnen Bewegungsbahnen ausschließt.
14. Druckvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen (18) benachbarter Hämmer (17) auf entgegengesetzten Seiten der Schäfte (20) befestigt sind.
15. Druckvorrichtung nach Anspruch 13, a a a u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß das Antriebselement für die Hämmer (17) aus einem einzigen Längsmagnet (19) aus permanent magnetischem, anisotropen Material besteht, der sich quer zu den Hämmerreihen in Nähe der Spulen (18) erstreckt, daß dieser Längsmagnet (19) so angeordnet ist, daß er Magnetfeldbereiche senkrecht zu den Wicklungsebenen der Spulen (18) erzeugt, und aaß die Spulen (18) innerhalb dieser Magnetfeldbereiche liegen.
16. Druckvorrichtung nach Anspruch 13, d a a u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Spulen (18) an jeder Seite der Hämmer in versetzten Mustern angeordnet sind.