DE2335547A1

DE2335547A1 - Vorrichtung zum drahtdrucken

Info

Publication number: DE2335547A1
Application number: DE19732335547
Authority: DE
Inventors: Robert Eugene Grim
Original assignee: Autotronics Inc
Current assignee: Autotronics Inc
Priority date: 1973-07-12
Filing date: 1973-07-12
Publication date: 1975-01-30

Description

PATENTANWALT

DR. I- MAAS

8 MÖNCHEN 40

SCHLE1SSHE1MERSTR.29?

TEL. 3592201/20»

Autotronics. Inc.. Joplin. Missouri / USA Vorrichtung zum Drahtdrucken

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Drahtdrucken, insbesondere einen Drahtdruckkopf.

Im allgemeinen weisen Vorrichtungen zum Drahtdrucker einzelne Drähte auf, die derart bewegt werden, daß sie auf dem zu bedruckenden Medium auftreffen. Diese Vorrichtungen enthalten gewöhnlich sieben Druckdrähte j sobald diese Drähte bewegt werden, um gegen eiK Spei eher raediusi zu stossen, ergeben sich gedruckte Schriftzeichen« Es ist allgemein üblich, elektromagnetische Vorrichtungen wie Elektromagnetspulen zu verwenden^ um die Drähte zu bewegen, so daß diese auf das zu bedruckende Medium auftreffen. Gewöhnlich ist der Draht direkt mit dem Anker der Elektromagnetspule verbunden, wobei die Strecke, über die der Draht bewegt werden muß, gleich der Strecke ist, über die sich der Anker bewegt. Die Strecke, über die sich der Anker bewegen muß, ist ein Hauptfaktor bei der Bestimmung der erforderlichen Größe der Magnetspule für eine bestimmte Drahtdruckeinrichtung.

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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird darin gesehen, die Größe des Elektromagneten bzw. der Elektromagnetspule zu verringern, die erforderlich ist, um die Druckfunktion auszuüben.

Ein weiterer Faktor in der Bestimmung der Größe der Elektromagnetspule ist die Masse, die vom Elektromagneten zu beschleunigen oder zu bewegen ist, um dem Druckdraht eine ausreichende Kraft zum Ausführen des Druckvorgangs zu erteilen. In früheren Konstruktionen erforderte die Größe der Elektromagnetspulen und die geometrische Anordnung dieser Spulen die Verwendung längerer Druckdrähte (d.h. einer größeren Masse); wenn jedoch längere Druckdrähte verwendet werden, dann erfordert dies größere Elektromagnetspulen, woraus sich ein circulus vitiosus ergibt. Der Nachteil langer Druckdrähte wird noch verstärkt durch die Tatsache, daß sich die Drähte biegen und deshalb erfordern, daß sich der Anker über eine größere Strecke bewegt, als normalerweise nötig wäre. Um das Drahtbiegeproblem zu vermeiden, werden Drahtführungen oder Rohre verwendet, die jedoch wiederum der Bewegung des Drahtes Widerstand entgegensetzen und deshalb größere Elektromagnetspulen erfordern. Somit soll erfindungsgemäß auch erreicht werden, die Länge der Druckdrähte zu verringern, die erforderlich ist, um das Drucken durchzuführen.

Ein weiterer Nachteil langer Druckdrähte und langer Strecken, die von den Elektromagnetankern durchlaufen werden müssen, ist darin zu sehen, daß diese Faktoren die Periode bzw. die Schwingungszahl der Elektromagnet« spule vergrößern. Wird jedoch die Schwingungszahl der Elektromagnetspule vergrößert, so muß ihre Größe wachsen, um dem Temperaturaufbau zu widerstehen, der von den erforderlichen, größeren Stromflüssen herrührt. Somit ist auch als Aufgabe der Erfindung anzusehen, den Strom zu

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reduzieren, der erforderlich ist, um das Drucken durchzuführen.

Will man die Erfindung zusammenfassen, so ist da zunächst eine Drahtdruckvorrichtung mit einem Rahmen, an dem ein flexibles Federelement freitragend angeordnet ist. Am freien Ende des Federelements ist ein Druckdraht angeordnet, der sich innerhalb einer Drahtführung bewegen kann, die ebenfalls am Rahmen befestigt ist. Am Federelement ist ferner ein magnetisierbares Element bzw. ein Anker befestigt, der parallel zum Druckdraht angeordnet ist und durch magnetische Kraft in Richtung des freien Endes des Druckdrahtes bewegbar ist, so daß der Druckdraht an der zu bedruckenden Oberfläche anschlägt. Sobald die Magnetkraft vom Anker abläßt, stellt die Federkraft des flexiblen Elements den Druckdraht wieder in die Ausgangsstellung zurück.

Die Erfindung und ihre vorteilhafte Ausgestaltung ist im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schaubildliche Ansicht des Erfindungsgegenstandes, teilweise geschnitten, um erfinderische Einzelheiten zu zeigen;

Fig. 2 das Schema eines Steuerschaltkreises, der zur Verwendung beim Erfindungsgegenstand geeignet ist.

Die gezeigte Ausführungsform weist einen Druckkopf Io auf. Dessen Rahmen 11 besteht aus einem hochgradig wärmeleitenden Material wie Aluminium oder Aluminiumlegierung od.dgl. Der Rahmen wirkt bei dieser Ausführungsform als eine Kühleinrichtung und besitzt deshalb Rippen 12, um dazu beizutragen, daß die von den Wicklungsanordnungen 13 er-

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zeugte Wärme verteilt bzw. abgeführt wird. Die Wicklungsanordnung 13 umfaßt einen Körper 14, der in der gezeigten Weise in den Rahmen 11 eingeschraubt oder auch mit Preßsitz eingesetzt sein kann, sowie einen Kern 15, der mittels Anschlüssen 17 mit einem Steuerschaltkreis verbunden sein kann, wie er in Fig. 2 gezeigt ist. Wird die Spule erregt, wird eine Polfläche am Punkt 18 des Magnetkerns 15 erzeugt. Diese Polfläche 18 zieht das magnetisierbare Element 19 an, das am flexiblen Element 2o befestigt ist. Das magnetisierbare Element 19 läßt sich als Anker der Wicklungsanordnung 13 beschreiben. Der Anker kann aus jedem bekannten, magnetisierbaren Material hergestellt sein. Der kurze zylindrische Anker erlaubt ein Schließen des Magnetkreises, was große Kräfte mit einem Minimum an Masse ergibt, um große Beschleunigungswerke zu erlauben. Die Wicklungsanordnung 13 wird im folgenden auch als Elektromagnet bzw. Elektromagnetspule angesprochen. Das flexible Element 2o ist mittels Bolzen 21 am Rahmen 11 befestigt, wobei in der Zeichnung lediglich ein Bolzen gezeigt ist. Diese Bolzenanordnung kann auch als freitragende Aufhängung des flexiblen Elements 2o bezeichnet werden. Am bolzenlosen Ende des flexiblen Elements ist der Druckdraht 22 befestigt. Der Druckdraht ist im wesentlichen geradlinig und rechtwinklig zum bolzenfreien Ende des flexiblen Elements 2o angeordnet. Der Druckdraht ist ferner in der Drahtführung 23 angeordnet, die von einem mit einer Edelsteinauskleidung versehenen Zylinder gebildet wird. Der Drahtführungs-Tragblock 24 enthält sieben Drahtführungen, die im wesentlichen geradlinig ausgerichtet sind, durch die die Druck drähte hindurchführen. Da die Druckdrähte 22 im wesentlichen geradlinig sind, sind keine Führungsrohre nötig, so daß die Druckdrähte sich gegenseitig fast berühren und die einzige Reibung diejenige ist, die vom Edelstein-Tragblock 24 herrührt. Die Spitzengeometrie der kleinen, flexiblen Elemente 2o erlaubt eine sehr weitgehende

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Konvergenz der Spitzen, was bedeutet, daß die Drähte 22 nur eine minimale Abweichung von einer geraden Linie aufweisen, die vom bolzenfreien Ende bzw. der Spitze der flexiblen Elemente 2o zum Edelsteinblock 24 führt. Das nicht gezeigte Papier oder Band wird von einer ebenfalls nicht gezeigten Einrichtung quer über die Stirnfläche des Lagerbocks 24 geführt. Sobald die Elektromagnetspule' 13 aktiviert wird, schließt sich der Luftspalt 25 durch die Bewegung der PoI-ίlache 26 des Ankers 19. Der Luftspalt ist gemäß vorliegender Erfindung sehr klein, d.h. zwischen o,ol27 und o,o5o8 cm, vorzugsweise zwischen o,o3 und o,o46 cm, und zwar wegen der mechanischen Übersetzung, die durch die Verwendung des Hebelarms 2o verwirklicht wird. Das heißt: Beträgt der Abstand vom Bolzen 21 zum Anker 19 eine Längeneinheit und der Abstand vom Anker 19 zum Druckdraht 22 zwei Einheiten, und bezeichnet man den Abstand zwischen der Polfläche 26 und der Polfläche 18 mit dy, dann bewegt sich der Druckdraht 22 über eine Strecke von 3 dy, wenn der Luftspalt 25 geschlossen wird. Diese Anordnung der Komponenten hat den doppelten Vorteil einer Reduzierung der Größe der erforderlichen Elektromagnetspule, und zwar durch Verringerung der Luftspaltlänge und Verringerung der nötigen Kraft, die dem Anker erteilt werden muß, sowie der Verringerung der Länge des verwendeten Druckdrahtes. Eine typische, gemäß vorliegender Erfindung verwendbare Drahtlänge beträgt 1,9 cm bei einem Durchmesser von o,o33 cm. Somit läßt sich ohne weiteres ein Verhältnis von Drahtlänge zu Drahtdurchmesser von weniger als 6o bei einer Maschine gemäß vorliegender Erfindung verwenden; ein solches Verhältnis ist nur unter großen Schwierigkeiten bei herkömmlichen Druckmaschinen vorzusehen, falls dies nicht überhaupt unmöglich ist.

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Der zwischen dem Bolzen 21 und dem Anker 19 vorgesehene Teil des elastischen Elements 2o wird aus Federmaterial hergestellt und vermittelt diesem Element die Federwirkung, mittels welcher der Druckdraht 22 in seine Ausgangs- bzw. Betriebsstellung zurückkehrt, sobald der Elektromagnet 13 deaktiviert wird. Der zwischen dem Anker 19 und dem Druckdraht 22 vorgesehene Teil des elastischen Elements besteht aus einem starren Element, das sehr leicht bzw. von geringem Gewicht ist und einen verjüngten, mit Flanschen versehenen Teil aufweist, der eine Trägerstruktur bildet und als Hebelarm wirkt. Das verhältnismäßig geringe Gewicht bzw. die geringe Masse dieses Elementes verstärkt zusätzlich die Effizienz dieser Druckvorrichtung und ermöglicht eine hohe natürliche Resonanzfrequenz zwecks Erzielung hoher Druckgeschwindigkeiten.

Der Luftspalt oder Hub des Ankers läßt sich in einfacher Weise durch Verwendung verschieden großer Ausgleichsscheiben 27 einstellen. Wie sich aus der Zeichnung ergibt, erlaubt die hebelarmartige Anordnung eine ringförmige Verteilung der Elektromagneten rund um die Drahtführung, wobei sich die Hebelarme im wesentlichen radial am Rahmen erstrecken, wodurch die Gesamtgröße des Druckkopfs verringert wird und sich eine sehr kompakte Bauweise verwirklichen läßt.

Zwecks Steuerung der Erregung der Spule 13 und gleichzeitig zwecks Regulierung der Druckfunktion der Druckdrähte ist jede Spule 13 mittels Anschlußklemmen 17 mit einem Steuerschaltkreis verbunden, wie er in Fig. 2 gezeigt ist. In diesem Schaltkreis verursacht ein Triggersignal ein momentanes Leiten des Transistors Q wodurch sein Kollektorpotential verringert wird. Der Kondensator C₁ koppelt diesen Potentialabfall an die Basis des Transistors Q

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und schaltet diesen ab. Das Anwachsen des Kollektorpotentials des Transistors Q schaltet den Transistor Q₄ durch den Widerstand R- an und erregt auf diese Weise die Spule L₁, die dieselbe ist wie die Spule 16 in Fig. 1. Gleichzeitig leitet der Transistor Q„ mittels der Widerstände R_n und R_.

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Dieser elektrische Zustand wird aufrechterhalten, bis das Potential an der Basis des Transistors Q mittels des Ladens

des Kondensators C durch den Widerstand R genügend angehoben wird, um den Transistor Q₃ zum Leiten zu veranlassen. Sobald der Transistor Q₃ leitet, wird der Transistor Q₄ abgeschaltet, so daß die Erregung der Wicklung bzw. der Spule 16 endet. Diese Art von Schaltkreis ist allgemein als monostabiler Multivibrator bekannt und wird dazu verwendet, um die Wicklung 16 für einen bestimmten, festen Zeitraum nach dem Triggersignal zu erregen.

Folgt man den Lehren gemäß vorliegender Erfindung, so erhält man einen hochgradig effizienten Drahtdrucker, der schnell arbeitet, mit sehr hoher Geschwindigkeit rückgeführt werden kann bzw. erneut einsatzfähig ist, und der zu seiner Betätigung nur wenig Energie braucht.

Ferner ist darauf hinzuweisen, daß bezüglich des Elektromagneten 13 zweckmäßig ein geschlossener Magnetkreis vorgesehen ist, und zwar mittels eines oben offenen, magnetisierbaren Körpers 14, der das zentrale Kernelement 15 umgibt und an seinem Boden eine Öffnung zur Aufnahme des leichten, magnetisierbaren, an der flexiblen Blattfeder 2o angeordneten Elements 19. Das zentrale Kernelement 15 weist dabei einen im wesentlichen T-förmigen Querschnitt auf, so daß ein geschlossener Magnetlinienweg über die Oberseite des oben offenen, magnetisierbaren Körpers gebildet wird.

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Claims

Patentansprüche

1. !Vorrichtung zum Drahtdrucken mit einem Rahmen und einer V—^Mehrzahl von im Rahmen angeordneten Drahtdruckeinrichtungen, von denen jede eine Elektromagnetspule mit einem zentralen Kernelement und einer Polfläche an dessen Ende, sowie ein Ankerelement aufweist, gekennzeichnet durch eine flexible Blattfeder (2o), die an ihrem einen Ende freitragend am Rahmen (11) befestigt ist und ein leichtes, magnetisierbares Element (19) als bewegliches Ankerelement aufweist, und durch einen rechtwinklig am zweiten, freien Ende der Blattfeder befestigten, im wesentlichen geraden Druckdraht (22), wobei das leichte, magnetisierbare Element einen dem Querschnitt der Polfläche (18) des zentralen Kernelements (15) im wesentlichen gleichen Querschnitt aufweist und mit der Polfläche fluchtend näher dem freitragend befestigten einen Ende der flexiblen Blattfeder als dem anderen, freien Ende derselben angeordnet 1st, derart, daß bezüglich der Bewegung des Druckdrahts eine mechanische übersetzung zustandekommt, sobald die Elektromagnetspule (13) erregt wird, um durch magnetische Anziehung und Abstoßung eine Bewegung zwischen dem magnetisierbaren Element und der Polfläche hervorzurufen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckdraht (22) ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser von weniger als 6o : 1 aufweist.

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3. Vorrichtung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Druckdrähte (22) von einer Edelstein-Auskleidung (23, 24) geführt sind, die vom Rahmen (11) getragen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Elektromagnet (13) ein geschlossener Magnetkreis vorgesehen ist, und zwar mittels eines oben, offenen, magnetisierbaren Körpers (14), der das zentrale Kernelement (15) umgibt und an seinem Boden eine Öffnung zur Aufnahme des leichten, magnetisierbaren, an der flexiblen Blattfeder (2o) angeordneten Elements (19), und daß das zentrale Kernelement einen im wesentlichen T-förmigen Querschnitt aufweist, um einen geschlossenen Magnetlinienweg über die Oberseite des oben offenen, magnetisierbaren Körpers zu bilden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der flexiblen Blattfeder (2o) ein sich verjüngender Flansch befestigt ist, der sich zwischen dem leichten, magnetisierbaren Element (19) und dem Druckdraht (22) erstreckt.

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