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Dokumentenidentifikation DE3686262T2 11.03.1993
EP-Veröffentlichungsnummer 0249634
Titel PRÄGEMECHANISMUS MIT DIREKTEM ANTRIEB DURCH ELEKTROMAGNETEN.
Anmelder Data Card Corp., Minnetonka, Minn., US
Erfinder WARWICK, J., Dennis, Richfield, MN 55423, US;
HOWES, B., Jr., Ronald, Minneapolis, MN 55419, US
Vertreter Hauck, H., Dipl.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing., 8000 München; Graalfs, E., Dipl.-Ing., 2000 Hamburg; Wehnert, W., Dipl.-Ing., 8000 München; Döring, W., Dipl.-Wirtsch.-Ing. Dr.-Ing., 4000 Düsseldorf; Beines, U., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat., 4050 Mönchengladbach; Siemons, N., Dipl.-Ing. Dr.-Ing., Pat.-Anwälte; Reichert, H., Rechtsanw., 2000 Hamburg
DE-Aktenzeichen 3686262
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, FR, GB, IT, LI, LU, NL, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 12.12.1986
EP-Aktenzeichen 879005593
WO-Anmeldetag 12.12.1986
PCT-Aktenzeichen US8602730
WO-Veröffentlichungsnummer 8703539
WO-Veröffentlichungsdatum 18.06.1987
EP-Offenlegungsdatum 23.12.1987
EP date of grant 29.07.1992
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.03.1993
IPC-Hauptklasse B41J 3/38

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Prägen von Zeichen in Blattmaterial gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, und insbesondere eine magnetbetätigte Vorrichtung dieser Art, die zum Einprägen von Informationen in eine Kreditkarte benutzbar ist.

Auf diesem Anwendungsgebiet werden automatisierte Prägesysteme oftmals benötigt, wie sie beispielsweise in U.S. Patent RE 27809, 3,820,494 und 3,820,455 beschrieben sind.

Die U.S. Patente 4,271,012; 4,180,338 und 4.088,216 beziehen sich alle auf ein System mit zwei Prägeköpfen in einem Kartentransport zum raschen Positionieren einer Karte, die mittels eines Stempels und Formteilen am Stempel oder an Formrädern Zeichen erhalten soll. Dabei werden verschiedene Stellen einer Karte mit Zeichen versehen. Zum Aufbringen der Prägekräfte auf den Stempel und die Formteile wird in allen vorbeschriebenen Systemen der Stempel und die Formteile von einem ständig oszillierenden Mechanismus über einen motorisierten Nockenantrieb angetrieben. Diese Systeme sind mechanisch anspruchsvoll und schwer im Hinblick auf die äußerst starke mechanische Bauweise zum Aufbringen und Ausüben der Prägekräfte auf den Stempel und die Formelemente. Diese Einrichtungen nach dem Stand der Technik sind deshalb für Anwendungsfälle mit kleineren Stückzahlen wenig hilfreich, wenn die Maschinen kleinere Baugrößen, geringeres Gewicht und niedrigere Kosten haben sollen.

In einer bekannten Prägeeinrichtung (DE-A 33 30 563) sind die Prägeelemente über ein Gestänge mit einem Stößel verbunden, der von einer Nockenwelle angetrieben ist, um die Prägeelemente in Kontakt mit dem Blattmaterial zu bringen, worauf die Prägekraft auf den Stößel von einem Magnet aufgebracht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Prägen von Blattmaterial zu schaffen, in der die Prägefunktion in einer einfacheren und wirksameren Weise erfolgt, wobei die Vorrichtung eine geringere Baugröße und ein kleineres Gewicht gegenüber bisherigen Vorrichtungen aufweist.

Erfindungsgemäß ist die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche kennzeichnen weitere, besonders vorteilhafte Merkmale. Dementsprechend sind die mit den Matrizen zusammenwirkenden Prägestempel in Schlitzen am Umfang der Präge- und Matrizenräder angeordnet, die synchron drehbar sind, um ein bestimmtes Prägeelement und die Matrize zu beiden Seiten an die Prägestelle des Blattmaterials und an die Einrichtung zum Aufbringen des Prägedruckes zu führen. Die Vorrichtung weist mindestens einen am Rahmen befestigten Magnet auf, der den Prägestempel und die Matrize in der Prägeachse linear antreibt, wenn der Magnet aus einer ersten Lage in eine zweite Lage beim Einschalten einer Spannung wechselt. Ferner ist am Schaft jedes Magneten ein Gestänge mit einem Antriebsstift befestigt, der längs der Prägeachse die Bewegung des Magnetschafts auf ein Prägeelement überträgt, wobei das Gestänge Federmittel aufweist, die den Magnetschaft in dem ersten nicht betätigten Zustand halten und wobei eine Schaltung zum Anlegen von Spannung an dem Magneten vorgesehen ist, so daß ein bestimmtes Zeichen dem Blattmaterial an einer bestimmten Stelle eingeprägt wird.

Fig. 1 ist eine Schnittansicht wesentlicher Elemente der Prägevorrichtung, wobei der Schnitt senkrecht durch die Drehachse des Prägerades verläuft und

einige Elemente nicht im Schnitt dargestellt sind;

Fig. 2 eine Schnittansicht längs der Linie 2-2 der Fig. 1;

Fig. 3 eine Schnittansicht längs der Linie 3-3 in Fig. 1;

Fig. 4 ein Schaltbild der Schaltung für den Magnetantrieb;

Fig. 5 eine Schnittansicht längs der Linie 5-5 in Fig. 1;

Fig. 6 eine teilweise Schnittansicht einer anderen Ausführung der Prägevorrichtung mit nur einem Magnet in einer Darstellung entsprechend der Linie VI-VI in Fig. 5;

Fig. 7 eine Schnittansicht einer anderen Ausführungsform der Prägevorrichtung mit dem Schnitt in der Darstellung gleich Fig. 1;

Fig. 8 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Prägevorrichtung mit dem Schnitt in der Darstellung gleicher Fig. 1 und 7;

Fig. 9 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Prägevorrichtung mit dem Schnitt senkrecht durch die Drehachse des Prägerades;

Fig. 10 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Prägevorrichtung mit dem Schnitt in der Darstellung gleich Fig. 9;

Fig. 11 eine Schnittansicht eines zusätzlichen Ausführungsbeispiels der Prägevorrichtung mit dem Schnitt in der Darstellung gleich Fig. 9 und

Fig. 12 eine Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Prägevorrichtung mit dem Schnitt in der Darstellung gleich Fig. 9.

In den Ausführungsformen der Erfindung sind alle den Ausführungsformen gemeinsamen Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt die wesentlichen Elemente einer der bevorzugten Ausführungsformen der Prägevorrichtung 10 mit direktem Magnetantrieb. Die Prägestempel und Matrizen des Prägesystems sind ähnlich wie in den U.S. Patentschriften 4,271,012 und 4,519,600 der Patentinhaberin erläutert. Bei diesen und anderen bekannten Prägevorrichtungen sind zwei Räder 12 und 14 auf einer gemeinsamen Welle 16 befestigt und mit Schrauben 18 in den Naben 20 gesichert. Es ist nicht nötig, eine einzige Welle 16 vorzusehen, da die Synchronisierung der Drehung der Räder 12 und 14 auch anders erfolgen kann, auch wenn sie auf getrennten, jedoch koaxialen Wellen befestigt sind. Die Welle 16 ist am Rahmen 22 in Lagern 24 gelagert. Die Welle 16 wird von einer Positionierung gemäß U.S. 4,271,012 angetrieben, so daß entsprechende Paare von Prägeelementen, wie 26, auf dem Rad 14 und Matrizen, wie 28, auf der Welle 12 zum Prägen positioniert werden.

Fig. 2 zeigt einen mit einer Öffnung 25 in einer gehäusefesten Führungsplatte 27 ausgerichteten Prägestempel 26. Die Führungsplatten 27 definieren zwischen sich einen Prägebereich 30.

Eine Karte oder ein Bogen 32 wird in den Prägebereich 30 positioniert. In U.S. 4,271,012 bzw. 4,519,600 ist eine Vorrichtung zum Positionieren der Karte 32 und zum Durchführen durch den Trägebereich 30 erläutert, um der Karte eine Reihe von Zeichen auf zuprägen.

Nach dem Stand der Technik, wie U.S. 4,271,012 und 4,519, 600, wurde der Prägedruck auf den Stempel und die Matrizen 46, 28 mit einer Mechanik aufgebracht, die von zwei oszillierenden, ständig angetriebenen Armen betätigt wurde, wobei ein aufwendiges Gestänge erforderlich war, um Kraft von der Bewegung der ständig oszillierenden Arme auf den Stempel und die Matrizen auszuüben. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich um eine Abwandlung eines stark vereinfachten Magnetantriebs, mit dem es möglich ist, auf motorgetriebene Nocken und oszillierende Arme zu verzichten sowie auf das aufwendige Getriebe, indem man auf die beträchtlichen Trägekräfte zurückgreift, die von einem Linearmagneten entwickelt werden können.

In den bevorzugten Ausführungen gemäß Fig. 1 bis 6 sind jeweils lineare Magnete 40 am Rahmen 22 befestigt, so daß die Schäfte 42 mit der Achse der Linearbewegung der Stempel und Matrizen 28 und 26 in dem Prägebereich 30 zusammenfallen. Brauchbare Magnete 40 werden von Ledex Inc., 801 Scholz Drive, Vandalia, Ohio 45377, als Axialmagnete mit den Nr. 189987 oder 187790 hergestellt.

In Fig. 1 ist der Schaft 42 in einer Buchse 44 befestigt, beispielsweise durch Einkleben mit Feststellschraube oder Schrumpfen. Der Schaft 42 kann auch in ein Innengewinde einer äußeren Buchse 50 eingeschraubt werden. Die Buchse 44 trägt ein Außengewinde 46, das mit einem Innengewinde 48 der Buchse 50 verschraubt ist. Die Buchse 50 ist an der Buchse 44 mit einer Feststellschraube 52 festgelegt. Um das Gewinde 46 auf der Buchse 44 zu schützen, wird ein Kunststoffstück 53 in die Gewindebohrung der Feststellschraube eingesetzt, so daß sich eine elastische Wirkung ergibt. Auf der Vorderseite der Buchse 50 ist ein gehärteter Antriebsstift 56 befestigt, für den ein Lager 48 in einer Öffnung 60 des Rahmens 22 gemäß Fig. 1 und 2 vorgesehen ist. Der Antriebsstift 56 besteht aus gehärtetem Werkstoff, um die wiederholten Schläge beim Betätigen der Trägeelemente 26 und 28 aus zuhalten.

Eine Rückholfeder 62 sitzt in einer Ausnehmung 60 des Rahmens 22, so daß ein Ende am Rahmen 22 und das andere Ende an einem Ring 64 auf dem Antriebsstift 56 anliegt. Der Antriebsstift 56 kann auch eine Schulter anstelle des Ringes 64 aufweisen, um die Feder 62 zu halten. Diese ist eine Druckfeder, die das Gestänge und die Welle 42 in eine Ausgangslage vorspannen, in der der Antriebsstift 56 einen Abstand vom Kopf der Stempel und Matrizen 26, 28 aufweist, so daß die Räder 12 und 14 frei gegenüber den Prägeelementen verdreht werden können. Die Rückholkraft der Feder 62 ist so niedrig wie möglich, um den Magnetspulenstrom so einzustellen, daß die Anschlaggeräusche möglichst leise sind.

Liegt ein Paar Prägeelemente 26, 28 im Prägebereich, so wird der Magnet 40 betätigt und treibt die Welle 42 gegen den Prägebereich, und damit die Buchsen 44, 50 und den Antriebsstift 56, bis sie die Prägeelemente 26, 28 berühren und in Anlage an die Karte 32 im Bereich 30 bringen. Erfolgt ein ausreichender Hub des Schaftes 42 und wird eine ausreichende Kraft erzeugt, so wird die Karte mit dem Zeichen der Prägeelemente 26, 28 geprägt.

Ein wesentlicher Vorteil des direkten Magnetprägeantriebs der Erfindung liegt darin, daß es keine grobe Verzögerung zwischen dem Positionieren des Prägebereichs auf der Karte und der Auslösung der Prägeelemente gibt. Beim Stand der Technik mit kontinuierlichen rotierenden Armen gibt es eine unvermeidliche Verzögerung zwischen dem Positionieren der Karte und der richtigen Position der Arme, die die Prägekraft liefern. Dabei erfolgt für jedes Zeichen eine Verzögerung von etwa einer 1/2 Nockenumdrehung. Erfindungsgemäß dagegen kann der Magnet 40 erregt werden, sobald die Karte in Position ist, so daß zum Prägen mehrerer Zeichen die Zeit verkürzt wird.

Wird der Magnet 40 mit einem einzigen elektrischen Impuls erregt, so erfolgt ein sehr harter Anschlag zwischen Antriebsstift 56 und Prägeelement, so daß sich zusätzlich zu dem Lärm, wenn der Magnet seinen internen Anschlag erreicht, ein äußerst geräuschvoller Prägevorgang ergibt, wenn der Magnetantrieb nicht geändert wird. Dies liegt teilweise daran, daß der Magnetanker und das Gestänge eine beträchtliche Masse besitzen, die mit hoher Geschwindigkeit bewegt werden muß, entgegen der Druckkraft der Feder 62, um die Karte 32 zu prägen.

Um diese Geräusche zu vermeiden, hat man festgestellt, daß der Magnet 40 in zwei Stufen erregt werden soll. In der ersten Stufe der Erregung erhält die Spule eine ausreichende Spannung während einer ausreichenden Zeit, lediglich um den Antriebsstift 56 in Berührung mit den Prägeelementen 26, 28 und diese in Anlage an die Kartenoberfläche 32 zu bringen. Berühren die Prägeelemente 26, 28 die Karte 32, so wird der Magnet 40 nochmals für eine längere Zeit erregt, um Kraft auf die Prägeelemente zum Prägen der Karte aufzubringen. Da die Prägeelemente 26, 28 bereits die Karte 32 berühren, wenn die Prägekraft ausgeübt wird, läßt sich das Anschlaggeräusch der Prägeelemente an der Karte vermeiden und der den Druck ausübende Schritt zum Ausführen des Prägevorgangs erfolgt mit geringem Geräusch. Der Anschlag des Magnetschaftes 42 an den internen Anschlag ist außerdem verkleinert, da die Steuerung des Erregungsimpulses die Geschwindigkeit der sich bewegenden Teile verringert, ohne die Prägekraft zu verkleinern. Benutzt man eine sehr kurze Zeitspanne für das Anlegen der ersten Spannung an die Spule 40, so ergibt sich eine viel geringere Anschlagkraft zwischen der Frontseite des Prägeelements und der Karte 32 und damit wird das gesamte Geräusch des Vorgangs verringert, ohne die Qualität des Prägens zu verschlechtern. Dies führt auch zu einer längeren Lebensdauer der Prägeelemente.

Das Anlegen der Prägespannung in zwei Stufen zum Erzielen eines leisen Prägens kann mit einer entsprechenden Ansteuerschaltung erfolgen. Nach dem Positionieren der gewünschten Prägeelemente im Bereich 30 an der Karte 32 wird die Prägespannung an die Magnetspule angelegt. Es wurde festgestellt, daß der Vorgang für die üblichen Plastikkarten optimal ist, wenn die anfängliche Spannung etwa 4 ms dauert, worauf eine Zeit von etwa 5 ms Spannungslosigkeit folgt und dann Spannung für weitere 75 bis 100 ms angelegt wird, um das Prägen zu vollenden. Etwa 200 ms sind nötig, um die Elemente in die Ruhelage nach dem Prägen zurückzuführen.

Eine Schaltung für den Magnet 40 zum Abgeben zweier Steuersignale ist in Fig. 4 dargestellt. Hier wird in einem Vollwellen-Gleichrichter mit den Dioden D1 bis D4 die Wechselspannung der Anschlüsse 80 gleichgerichtet. Der Vollwellen-Gleichstrom wird am Widerstand R1 und den Kondensatoren C1, C2 gefiltert. Die Spannung wird ferner am Widerstand R2 und Kondensator C3 gefiltert und von einer Zenerdiode D6 begrenzt, und liegt am Kollektor eines Phototransistors 83 an, der den Strom durch den Widerstand R3 steuert, dessen Spannungsabfall den Feldeffekttransistor Q1 steuert, der in Reihe mit der Magnetwicklung 40 liegt. Eine Sperrdiode D5 unterdrückt induktive Spannungstransienten, wenn der Schalter Q1 sperrt und dabei ein starker Strom in der Wicklung 40 fliegt.

Die Schaltung in Fig. 4 schaltet den NPN Transistor des Fototransistors 82 ein, wenn er Licht von der Fotodiode 84 bei Erregen der LED 84 durch eine Steuerspannung an den Anschlüssen 86 erhält. Die Anschlüsse 86 können an einen Computer angeschlossen werden, um die Prägevorgänge zu steuern bzw. an eine andere analoge oder digitale Schaltung, die den gewünschten kurzen Anfangsimpuls liefert, um die Prägeelemente in Kontakt mit der Kartenfläche bei minimaler Anschlagskraft zu bringen und dann die volle Prägekraft aus zuüben, nachdem die Prägeelemente in Kontakt mit der Kartenfläche sind, so daß der von dem vollen Kraftschlag der Prägeelement auf die Kartenfläche herrührende Lärm minimiert wird.

Die Anpassung des Steuersignals für den Magneten kann auch dazu verwendet werden, die Prägekraft zu verändern und kleinere Zeichen in kürzerer Zeit zu prägen, während größere Zeichen mehr Kraft und eine längere Zeit erfordern. Bei dem bevorzugten Magnetantrieb sind nahezu 50 ms zum vollen Aufbau des magnetischen Feldes erforderlich. Da die Prägekraft unmittelbar proportional der Feldstärke ist, benötigt man die vollen 50 ms, um Zeichen wie eine "8" zu prägen, was eine Prägekraft von etwa 1.100 N (250 pounds) erfordert. Ein einfacher "." benötigt zwischen 200 N (50 pounds) und 400 N (100 pounds) Prägekraft. Diese Kraft kann mit etwa 20 ms aufgebracht werden. Die Prägekräfte können so den Prägezeichen angepaßt werden, indem die Zeitdauer der Erregung der Spule 40 verändert oder indem man den Stromverlauf für die Wicklung überwacht, um festzustellen, wann der Schaft 42 angehalten wird. Der Befehl an den Anschlüssen 86 kann für jedes Zeichen entsprechend einer gespeicherten Information in der Elektronikschaltung (nicht dargestellt) eine unterschiedliche Länge aufweisen, wobei die Schaltung die Zeichen auswählt und den Betriebsablauf steuert.

Zwischen den Prägevorgängen ist es natürlich erforderlich, den Antriebsstift 56 von den Prägeelementen zurückzuführen, um sicherzustellen, daß sich die Prägeelemente von der Karte 32 entfernt haben. Die Prägeelemente können jeweils mit Rückholfedern gemäß Fig. 8C in U.S. 4,271,012 versehen sein, damit sie in die Ruhelage der Fig. 1 zurückkehren, in der sie von der Karte 32 entfernt sind. In Fig. 1 können Rückholfedern 29 in jedem Element angeordnet sein, um eine Feder zum Rückholen des Elements in die Ruhelage vorzusehen.

Um eine Zwangsrückführung zu erreichen, ist ein Rückholarm 90 an einer Platte 92 mit einer Schraube 94 befestigt und der Arm 92 ist an der äußeren Buchse 50 mit einer Schraube 56 und Scheibe 98 befestigt. Die Platte 92 greift hinter den Flansch 31 des Prägeelements 26 bzw. 28 und führt dieses Element aus der Prägeposition zurück, wenn der Magnet 40 abgeschaltet wird. Der Eingriff der Rückholplatte am Prägeelement 28 ist in Fig. 5 dargestellt. Ein Schlitz 99 mit Übergröße im Arm 92 ermöglicht eine Längseinstellung der Rückholplatte 92. Damit kann auf die Rückholfeder 29 verzichtet werden. Die Wicklung 40 kann auch mit einem umgekehrten Strom beaufschlagt werden, um den Stößel 42 schneller zurückzuführen und damit die Prägezeit zu verringern.

Aus den dargestellten Ausführungen ist ersichtlich, daß zwei Magnete 40 gemäß Fig. 1 zum Prägen nicht unbedingt erforderlich sind. So kann der Betrieb bei kleineren Geschwindigkeiten durchgeführt werden, wenn einer der beiden Magnete 40 durch einen Nocken 100 gemäß Fig. 6 ersetzt wird, dessen vorkragende Fläche eines der Prägeelemente 26 und 28 gegen den Prägebereich 30 und die Karte 32 drückt, während das andere Element vom Magnet 40 in der beschriebenen Weise betätigt wird. Die Nockenfläche 100, die einen der Magnete 40 der Fig. 1 ersetzt, drückt jedes der Prägeelemente 26, 28 gegen die Karte 32, wenn die Welle 16 verdreht wird, um die Prägeelemente auf dem Prägerad längs der Nockenfläche zu bewegen.

Fig. 7 zeigt eine andere Ausführung der Prägevorrichtung mit einer geänderten Verbindung der linearen Magnete mit den gleichachsig liegenden Prägeelementen 26 und 28. In Fig. 7 sind die Magnete lineare Magnete mit langem Hub, mit denen der Schaft 42 eine wesentlich größere Strecke bewegt als mit den Magneten 40 in den Fig. 1 bis 6. In Fig. 7 werden die Stößel 42 beim Erregen der Magnete in der Bewegungsachse der Prägeelemente 26, 28 beschleunigt. Die Stößel 42 schlagen dann an den Antriebsstiften 56 an, die gegen die Druckelemente 26 und 28 getrieben werden, um diese in Prägekontakt mit der Karte 32 zu bringen. Anders als in der Ausführung der Fig. 1 bis 6 erfolgt das Aufbringen der Prägekraft in Fig. 7 während einer verhältnismäßig kurzen Zeit bei einer hohen Prägekraft. Die Prägeenergie wird von der kinetischen Energie der Stößel 42 und Antriebsstifte 56 geliefert, wenn sich diese auf die Prägeelemente 26 und 28 zu bewegen. Die Stößel 42 werden auf eine verhältnismäßig hohe Geschwindigkeit durch die Magnete 40 beschleunigt. Da der auf die Prägeelemente 26 und 28 ausgeübte Energiebetrag abhängig ist vom Quadrat der Geschwindigkeit der anschlagenden Teile sind die Prägeelemente 26 und 28 fähig, eine erhebliche Prägekraft für Metall und Karten zu liefern, die höhere Prägekräfte erfordern. Auch Plastikkarten können natürlich geprägt werden.

Nach Aufbringen der Prägekraft auf die Prägeelemente 26 und 28 liefert die Feder 62 eine Rückholkraft, wobei die Feder zwischen dem Rahmen 22 einerseits und einer Scheibe 102 am Ende des Antriebsstiftes 56 andererseits angeordnet ist. Wie in den Fig. 1 bis 6 ist auch in Fig. 7 eine sehr einfache Antriebsverbindung vorgesehen, da die Magnete die Prägekraft liefern, die linear auf die Bewegungsachse der Prägeelemente 26 und 28 ausgeübt wird.

Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführung der Prägevorrichtung mit rotierenden Magneten 104 an Stelle der linearen Magnete 40, um die Prägekräfte zu erzeugen. Der Magnet 104 hat eine Ausgangswelle 106, die bei Erregen des Magneten rotiert. Die Welle 106 treibt einen Hebel 108, der an einem Hebel 110 angelenkt ist, der seinerseits am Antriebsstift 56 angelenkt ist, der in einem geschmierten Lager 58 angeordnet ist, das eine Öffnung im Rahmen 22 zum Führen des Schaftes 56 bildet, um eine hin und her gehende Bewegung längs der Prägeachse der Prägeelemente 26 und 28 zu erzeugen. Gemäß Fig. 8 bewegt die Drehung der Welle 106 der rotierenden Magnete 104 das von den Hebeln 108 und 110 gebildete Gelenk aus der durchgezogenen Lage in die gestrichelte Lage der Fig. 8. Bei dieser Bewegung werden die Antriebsstifte 56 in Kontakt mit den Prägeelementen 26 und 28 gebracht und üben auf diese eine beträchtliche Prägekraft aus, um ein Zeichen auf der Karte 32 zu prägen. Entgegen der Anordnung der Fig. 7 arbeitet die Anordnung der Fig. 8 verhältnismäßig ruhig, da es keinen Anschlag zwischen einem sich schnell bewegenden schweren Element, nämlich des Schaftes 42, und dem Antriebsstift 56 gibt. Wegen des kleinen Abstandes zwischen dem Antriebsstift 56 und den Prägeelementen 26 und 28 ist die Beschleunigung des Antriebsstiftes 56 gering, bevor dieser die Prägeelemente 26 und 28 berührt, so daß das Anschlaggeräusch minimal ist. Etwa abhängig von der Betätigungsgeschwindigkeit der Magnete 104 kann die Anordnung der Fig. 8 eine etwas geringere Prägekraft während einer längeren Zeitdauer als die Prägevorrichtung der Fig. 7 ausüben.

Um die Anordnung der Fig. 8 aus der gestrichelten Lage in die durchgezogene Lage zu verbringen, muß an den rotierenden Magneten 104 eine Kraft in Gegenrichtung des Prägevorgangs auftreten. Diese Kraft kann von einer Vorspannfeder geliefert werden, die das Gelenk in die Anfangslage zurückholt. Obwohl weniger wünschenswert, kann der Prägevorgang mit einem Magnet durchgeführt werden, der zwischen den Prägeschritten selektiv erregt wird und Federkraft benutzt, um das Prägen auszuführen, wenn die Erregung abschaltet. Die Vorrichtung kann auch wahlweise mit einem doppelt wirkenden Magneten versehen werden, der beim Erregen in der umgekehrten Richtung aus der gestrichelten Lage in die Ruhelage zurückkehrt, um einen zweiten Vorprägevorgang zu bewirken.

Eine weitere Ausführung des Magnetprägeantriebs ist in Mol-%9 gezeigt. Wie bei den anderen Ausführungsformen sind auch hier die Prägeelemente 26 und 28 in der gleichen Weise zur Karte 32 angeordnet. Ein einzelner linearer Magnet 40 betätigt einen Schaft 42, der an zwei Hebeln 120 und 122 angelenkt ist, die jeweils mit Hebeln 124 und 126 drehbar verbunden sind, in denen Einstellschrauben 130 und 132 vorgesehen sind. Die Hebel sind zwischen ihren Enden bei 134 und 136 schwenkbar gelagert. Zieht der Magnet 40 bei Erregung den Schaft 42 in das Gehäuse des Magneten 40 zurück, so bewegen sich die Hebel 120 und 122 aus der durchgezogenen Lage in Fig. 9 in die gestrichelte Lage, wobei sich die unteren Enden der Hebel 124 und 126 von der Achse des Schaftes 42 entfernen und die Einstellschrauben 130 und 132 in Berührung mit den Prägeelementen 26 und 28 gelangen und Druck ausüben, um die Fläche der Karte 32 zu prägen. Wie bei der Ausführung in Fig. 8 kann der Magnet 40 entweder doppelwirkend zum Aufbringen einer Prägekraft sein, wenn der Schaft 42 zwischen den beiden dargestellten Lagen bewegt wird oder kann auch einfach wirkend sein, wobei eine Rückholfeder zum Zurückführen des Schaftes 42 in die Ausgangslage nach einem Prägevorgang vorgesehen ist, wenn die Prägeräder 12 und 14 so angeordnet sind, daß keines der Prägeelemente 26 und 28 von den Einstellschrauben 130 und 132 erfalt sind, während der Magnet in die Ausgangslage zurückkehrt.

Fig. 10 zeigt eine Prägevorrichtung mit einem einzigen Magnet zum Aufbringen der Prägekraft für die Prägeelemente. Zum Unterschied zur Fig. 9 ist in Fig. 10 ein rotierender Magnet 104 vorgesehen, der eine Welle 106 antreibt, die an einem Hebel 108 angelenkt ist, der wiederum an einem Verbindungshebel 110 angelenkt ist, dessen anderes Ende an einem Gleitschaft 112 angelenkt ist, der eine Bewegung längs einer Achse quer zu der der Welle 106 ausführt. Weitere Hebel 140 und 142 sind am Gleitschaft 112 angelenkt, dessen Bewegung auf der Achse der Schiene 114 erfolgt. Wenn die Welle 106 und der Hebel 108 aus der durchgezogenen Lage in Fig. 10 in die gestrichelte Lage rotiert, werden der Gleitschaft 112 und die Hebel 140 und 142 aus der durchgezogenen Lage in die gestrichelte Lage bewegt, und die Hebel 124 und 126 schwenken derart, daß die Einstellschrauben 130 und 132 die Prägeelemente 26 und 28 erfassen und ein Zeichen auf die Karte 32 prägen. Wie bei dem rotierenden Prägeantrieb in den Fig. 8 und 9, kann auch die Ausführung in Fig. 10 doppelwirkend arbeiten, wenn man getrennte Wicklungen für den Antrieb des rotierenden Magneten benutzt, oder der Magnet kann einfach wirkend sein mit einer Rückholfeder zum Rückführen der Vorrichtung in die Ausgangslage nach dem Prägen eines Zeichens und nachdem das Prägerad rotiert, um die Prägeelemente 26 und 28 aus dem Bereich der Einstellschrauben 130 und 132 an den Enden der Hebel 124 und 126 zu bringen.

Fig. 11 ist eine zusätzliche Ausführungsform der Prägevorrichtung mit zwei rotierenden Magneten 104, die beim Rotieren Antriebskräfte auf die Prägeelemente 26 und 28 über Hebel 124 und 126 übertragen. Jeder rotierende Magnet 104 treibt eine Welle 106, an der ein Hebel 108 befestigt ist, dessen anderes Ende an einem Ende eines Hebels 110 angelenkt ist, dessen anderes Ende mit dem Ende eines Hebels 124 bzw. 126 schwenkbar verbunden ist, der dem Ende entgegengesetzt ist, an dem die Einstellschraube 130 bzw. 132 angeordnet ist. Wie bei den anderen rotierenden Magneten kann auch der Magnet 104 einfach oder doppelwirkend sein

Fig. 12 zeigt einen vereinfachten Antrieb für den rotierenden Magneten 104 mit einer Welle 106, die unmittelbar mit einem Hebel 108 verbunden ist, dessen anderes Ende die Einstellschraube 130 bzw. 132 trägt. Beim Erregen der Magnete 104 rotieren die Wellen 106 und Hebel 108 und üben unmittelbar eine Prägekraft auf die Prägeelemente 26 und 28 über die Schrauben 130 und 132 aus. Diese Magnete sind entweder doppelwirkend, um in die Anfangslage zurückzukehren oder werden mit Federkraft beaufschlagt, um die Anfangslage zu erzielen.

Die Prägeelemente müssen nicht immer in Prägerädern 12, 14 angeordnet sein. Auch ein Stempel und ein Amboß können gegebenenfalls zum Ausführen des Prägens kombiniert werden, wobei Kohlepapier zwischen den Prägeelementen und der Karte liegt, um ein Zeichen auf die Karte zu drucken, während die Rückseite der Karte an einem beweglichen Amboßelement mit flacher Stirnseite abgestützt wird. Die Prägevorrichtung gemäß der Erfindung liefert auch hier überlegene Resultate.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Es können andere Antriebsverbindungen benutzt werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, der durch die folgenden Patentansprüche definiert ist.


Anspruch[de]

1. Vorrichtung zum Prägen von Zeichen in Blech mit mehreren zusammenwirkenden Prägeelementen (26, 28), die in Schlitze am Umfang von zusammenwirkenden Prägerädern (12, 14) eingesetzt sind, die abgestimmt aufeinander an einem Rahmen (22) drehbar sind, um ein Element von zwei Prägeelementen (26, 28) auf jeder Seite des Bleches (32) in einem Prägebereich zu positionieren; und mit einem Mechanismus zum Aufbringen einer Prägekraft, der aufweist

a) einen Magnet (40) am Rahmen (22) mit einem Schaft (42), der bei Erregung des Magneten aus einer ersten in eine zweite Lage bewegbar ist,

b) einer an dem Schaft des Magneten befestigten Verbindung (44, 50, 56) zum Übertragen der Bewegung längs der Prägeachse auf eines der beiden Prägeelemente (26, 28) und

c) einen Magnetantrieb zum Zuführen von Energie an den Magnet (40) zur Bewegung des Schafts zwischen der ersten und zweiten Position und zum Prägen des im Prägebereich angeordneten Bereiches mit einem ausgewählten Zeichen, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetantrieb Mittel zum Erregen des Magneten in zwei Stufen aufweist, wobei die erste Stufe den Magneten erregt, um die Verbindung (44, 50, 56) in Berührung mit dem Prägeelement zu bringen und das Prägeelement (26, 28) in Berührung mit dem Blech (32) zu bewegen, und die zweite Stufe den Magneten erregt, um Prägekraft auf das Prägeelement auszuüben, um den Lärm des Prägevorgangs zu verringern, wobei die von dem Magneten auf das Prägeelement in der zweiten Stufe ausgeübte Kraft größer ist als die vom Magneten auf das Prägeelement in der ersten Stufe ausgeübte Kraft.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Magnet (40) mindestens eine Wicklung und eine dämpfende Feder (62) aufweist und der Magnetantrieb Mittel zum Aktivieren der Wicklung aufweist, um den Schaft in einer Richtung von jeweils einer der beiden Positionen in die andere der beiden Positionen zu bewegen und die dämpfende Feder zum Zurückholen des Schafts in die Ursprungsposition der beiden Positionen vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Magnetantrieb an den Magneten (40) eine Spannung für eine Zeitdauer anlegt, die so ausgewählt ist, daß eine für die Größe und Komplexität des prägenden Zeichens entsprechende Prägekraft erzeugt wird.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Verbindung (44, 50, 56) mechanische Mittel (90) zum Erfassen des Typenelements (26, 28) aufweist, um dieses nach Beendigung des Prägevorgangs in das Prägerad zurückzuholen, wenn der Magnet (40) in die erste Position zurückkehrt und das Ausüben von Prägekraft beendet.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei beide Prägeelemente von dem Magnet angetrieben sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eines der zusammenwirkenden Prägeelemente (26, 28) von dem Magnet (40) angetrieben ist und das andere von einer Nockenvorrichtung (100) bewegbar ist, die im Prägebereich angeordnet ist und nur jene in der Nachbarschaft des Prägebereichs liegenden Prägelemente aus dem Prägerad in Eingriff mit dem vom Magnet betätigten Prägelement bewegt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Verbindung einen mit der Prägeachse fluchtenden, verschiebbar angeordneten Antriebsstift (56) aufweist, der mit einem Ende neben dem Prägeelement angeordnet ist, wobei die Verbindung zur Kupplung des Magnetschafts mit dem Prägeelement ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Verbindung derart ausgebildet ist, daß der Schaft (42) des Magneten (40) anfänglich unabhängig von dem Antriebsstift (56) bewegbar ist und an den Antriebsstift anschlägt, um kinetische Energie von dem Magnetschaft auf den Antriebsstift zu übertragen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Magnet (40) ein unterhalb der Prägeräder (12, 14) angeordneter linearer Magnet ist, dessen Schaft zwischen der ersten und zweiten Position in einer Achse bewegbar ist, die rechtwinklig die Drehachsen der Prägeräder schneidet, und wobei die Verbindung einen am Rahmen schwenkbar gelagerten Hebel (124, 126) aufweist, dessen erstes Ende eines der Prägeelemente erfaßt, und dessen anderes Ende mit dem Magnetschaft über ein Gelenk (120, 122) gekuppelt ist, das so ausgebildet ist, daß das erste Ende des Hebels auf das Prägeelement eine Prägekraft ausübt, wenn sich der Schaft zwischen der ersten und zweiten Position bewegt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Verbindung Hebel (124, 126) zum Kuppeln der Bewegung des Magnetschaftes zu den Prägeelementen beider Prägeräder aufweist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Magnet ein unterhalb der Prägeräder angeordneter rotierender Magnet (104) ist, ein Kurbelarm (108) mit einem Ende mit der Welle (106) des Magneten und an dem anderen Ende mit einem Schiebeglied (112) gekuppelt ist, das an einer Bewegung in einer rechtwinklig zur Magnetwelle liegenden Achse gehindert ist, und wobei die Verbindung einen schwenkbar am Rahmen angeordneten Hebel (124, 126) aufweist, dessen erstes Ende eines der Prägeelemente erfalt und dessen anderes Ende mit dem Schiebeglied über ein Gelenk (140, 142) gekuppelt ist, das so ausgebildet ist, daß das erste Ende des Hebels eine Prägekraft auf das Prägeelement ausübt, wenn die Welle des drehbaren Magneten von einer ersten in eine zweite Drehlage gelangt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Magnet mindestens einen drehbaren, unterhalb der Prägeräder angeordneten Magnet (104) aufweist, die Welle (106) zwischen einer ersten und zweiten Drehlage bewegbar ist, die Verbindung einen am Rahmen schwenkbar angeordneten Hebel (124, 126) aufweist, dessen erstes Ende eines der Prägeelemente erfalt und dessen anderes Ende mit der Welle des drehbaren Magneten über ein Gelenk (108, 110) gekuppelt ist, das so ausgebildet ist, daß das erste Ende des Hebels eine Prägekraft auf das Prägeelement ausübt, wenn die Welle sich zwischen der ersten und zweiten Drehlage bewegt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Magnet mindestens einen am Rahmen neben den Prägerädern angeordneten drehbaren Magnet aufweist, die Verbindung einen Kurbelarm aufweist, der mit einem Ende an der Welle derart gekuppelt ist, daß das andere Ende das Prägeelement erfaßt, um eine Prägekraft auf dieses auszuüben, wenn sich der drehbare Magnet aus einer ersten Drehlage in eine zweite Drehlage bewegt.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Welle bzw. der Schaft des Magneten zwischen der ersten und zweiten Stufe im wesentlichen zu einem Halt gelangt.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die erste und zweite Stufe von einem vorbestimmten Zeitintervall voneinander getrennt sind.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die in der zweiten Stufe ausgeübte Prägekraft abhängig von dem zu druckenden Zeichen wahlweise veränderlich ist.







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