DE2119415B2

DE2119415B2 - Elektromagnetischer Antrieb für die Nadel eines Nadeldruckers

Info

Publication number: DE2119415B2
Application number: DE2119415A
Authority: DE
Inventors: Hans 5060 Bensberg Buschmann; Erwin 5050 Porz Mehlhart; Emil 5060 Steinenbrueck Pomplun; Alfred 5000 Koeln Schwibbe
Original assignee: Nixdorf Computer Corp
Current assignee: Atos IT Solutions and Services Inc
Priority date: 1971-04-21
Filing date: 1971-04-21
Publication date: 1975-09-25
Also published as: DE2119415A1; AT327591B; GB1343233A; IT957197B; US3755700A; SE380914B; ATA349072A; FR2136583A5; CH548643A; NL7205172A

Description

Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Antrieb für die Nadel eines Nadeldruckers, mit einer zylindrischen Magnetspule und zwei Magnetpolschuhen, die im Inneren der Magnetspule einander in Längsrichtung der Magnetspule in Abstand gegenüberstehend angeordnet sind und in deren Magnetfeld ein in Längsrichtung der Magnetspule verschiebbarer, mit der Nadel verbundener Anker gelagert ist, der bei stromloser Magnetspule durch eine Feder in einer Ruhestellung gehalten wird.

Ein derartiger Antrieb ist durch die DT-OS 18 06 714

bekannt Der bewegliche Anker dieses Antriebs ist konisch ausgebildet, so daß einer der Polschuhe einen entsprechend kegeligen Raum für den Anker bilden muß. Diese Formgebung ist erforderlich, weil der Anker einerseits im gesamten Magnetfeldbereich zwischen den beiden Pobchuhen einer Kraftwirkung ausgesetzt sein soll, andererseits eine möglichst große Fläche mindestens eines Pokchuhs einer möglichst großen Ankerfläche gegenüberstehen solL Die konische Ausbildung ist mit einem hohen Herstellungsaufwand verbunden. Die dabei einzuhaltenden engen Toleranzen verursachen insbesondere bei zwei Magnetkreisen für zwei Bewegungsrichtungen einen erhöhten Arbeitsaufwand für das Zusammensetzen, zumal der Betrag der möglichen Ankerbewegung sehr klein ist

Bei den bekannten Nadeldruckern ist die Qualität der Schrift abhängig vom Abstand des Druckendes der Nadel gegenüber dem Aufzeichnungsträger und von der jeweib auf eine Nadel einwirkende Kraft Ferner ist die Geschwindigkeit des Druckvorgangs von der Ansprechgeschwindigkeit des Antriebs für die Nadein abhangig, so daß der Schreibfrequenz durch die Art des jeweiligen Antriebs Grenzen gesetzt sind.

Aufgabe der Erfindung ist es. einen Antrieb für die Nadel eines Nadeldruckers anzugeben, der eine günstige Ausnutzung der mechanischen Kraft im Magnet kreis gewährleistet jedoch dabei konstruktiv einfach und robust so aufgebaut ist. so daß eine Verringerung des Herstellungsaufwandes möglich ist.

Ein Antrieb der eingangs genannten Art ist zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß die Magnetpolschuhe einen zylindrischen Führungsraum für den zylindrisch ausgebildeten Anker umschließen, der mit einem magnetisch nichtleitenden, in Richtung zur Nadel angeordneten zylindrischen Teilstück verbunden ist und daß der den Anker in dem Abstand zwischen den Magnetpolschuhen umgebende ringförmige Raum durch ein elektrisch leitfähiges und magnetisch nichtleitendes Material ausgefüllt ist

Bei einem Antrieb nach der Erfindung bilden die Magnetpolschuhe einen zylindrischen Führungsraum für einen zylindrischen Anker. Da das Magnetfeld zwischen den beiden Stirnflächen der Polschuhe verläuft ist der ringförmige Raum zwischen ihnen durch das elektrisch leitfähige und magnetisch nichtleitende Material ausgefüllt welches eine Konzentration des Magnetfeldes auf den Bereich des Ankers infolge der in ihm erzeugten Wirbelströme bewirkt. Damit ist aber auch eine Konzentration der Kraftlinien des Magnetfeldes auf eine kleinere Querschnittsfläche verbunden, wodurch eine gegenüber dem bekannten Antrieb größere Ansprechgeschwindigkeit bzw. Druckfrequenz gegeben ist Der Anker bildet mit dem magnetisch nichtleitenden Teilstück einen einheitlichen Zylinderkörper, der in beiden Polschuhen derart geführt wird, daß der Anker selbst bei Einschaltung der Magnetspule von einem Polschuh in den anderen gezogen werden kann. Durch den zylindrischen Aufbau können einfach herzustellende Einzelteile schnell und billig und ohne komplizierte Präzisionseinstellungen zu einem Antrieb zusammengesetzt werden, der insgesamt einfach und robust aufgebaut ist und trotzdem eine günstige Ausnutzung der durch ihn erzeugten mechanischen Kräfte gewährleistet

Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung kann das magnetisch nichtleitende Teilstück eine in Richtung zur Nadel offene Kammer zur Aufnahme der als Schraubenfeder ausgebildeten Feder bilden. Darin

besteht eine weitere Möglichkeit, die Vorteile des zy-Indrischen Aufbaus auch gegenüber einer Anordnung nt nutzen, wie sie durch die DT-AS 12 54 388 bekannt ist Die Kraft β»«" Schraubenfeder ist über unter-,chiedliche Längen Direr Auslenkung weitgehend konstant Ausgehend von einer durch sie bestimmten Ruhestellung können unterschiedlich lange Arbeitshübe der Nadel also mit gleichbleibender Druckkraft am Aufzeichnungsträger erfolgen, so daß die Druckqualität auch bei unterschiedlich dicken Aufzeichnungsträgern gleichbleibend ist Dies äst insbesondere beim Einsatz von Nadeldruckern in Buchungsmaschinen der Fall, in denen oft unterschiedlich dicke Aufzeichnungsträger nebeneinander zu bedrucken sind

Erne Maßnahme zum schnellen Aufbau des Magnetfeldes im Inneren der Magnetspule besteht darin, daß die Magnetspule durch einen magnetisch leitfähigen Metallmantel umgeben ist, der in Längsrichtung der Magnetspule geschützt ist und mit mcgnetisch leitfähigen Flanschteilen verbunden ist. welche ihn mit den Magnetpolschuhen verbinden. Der Metallmantel dient zur Rückführung des Magnetflusses über die Spulen flansche. Durch die Schlitzung in Längsrichtung der Magnetspule wird die Ausbildung von Wirbelströmen im Metallmantel verhindert so daß eine durch Wirbel· ströme verursachte Verzögerung im Aufbau des Magnetfeldes im Innern der Spule vermieden wird.

Um eine Einstellung der Ruhestellung und der Arbeitsstellung des Ankers innerhalb der Magnetspule zu ermöglichen, kann die Nadel durch einen Gewindestift hindurch, der eine Einstellung des Bewegungsbereichs des Ankers ermöglicht und als Gegenlager für die Feder dient, zum Anker geführt sein. Bei der Einstellung des Gewindestiftes wird damit auch der Grad des Zusammendrückens der Feder eingestellt so daß es möglieh ist mit dieser Einstellung eine optimale Anpassung des Arbeitshubes des Ankers an verschiedene zu bedruckende, unterschiedlich dicke Aufzeichnungsträger zu erzielen. Eine weitere Einstellmöglichkeit ergibt sich, wenn zur Dämpfung der Rückprallbewegung in der Ruhestellung eine Dämpfungsscheibe vorgesehen ist deren Lage durch einen an dem der Nadel abgewandten Ende der Magnetspule angeordneten Gewindestift einstellbar ist. Dadurch IaQt sich eine Einstellung der Dämpfungsscheibe erzielen, die jegliche Reflexion beim Anschlagen des zurückgestoßenen Ankers vermeidet so daß ein vibrationsfreies Arbeiten des Ankers gewährleistet ist.

Zweckmäßig ist bei der zuletzt genannten Ausführungsform der Erfindung die Dämpfungsscheibe mit einer zentralen Öffnung versehen, die über eine zentrale Bohrung des sie haltenden Gewindestiftes mit dem Außenraum des Antriebes in Verbindung steht. Dadurch ist ein Luftkanal geschaffen, der bei einer schnellen Rückbewegung des Ankers jegliche Elastizität vermeidet, die durch komprimierte Luft erzeugt werden könnte.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand der Figur beschrieben, die einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen elektromagnetischen *° Antriebs darstellt

Der in der Figur dargestellte elektromagnetische Antrieb hat eine Magnetspule 1, die zylindrisch ausgebildet ist. Die Magnetspule 1 sitzt auf einem Spulenkörper, der als Bestandteile zwei Polschuhe 2 und 3 hat, die ⁶S im Innern der Magnetspule 1 angeordnet sind und einander unter einem Abstand gegenüberstehen. In den Polschuhen 2 und 3 ist eine Ankeranordnung geführt,, die aus dem eigentlichen Anker 4, aus einem magnetisch leitfähigen Material und aus dem Teilstück 4a aus einem magnetisch nichtleitenden Material, beispielsweise aus Kunststoff, besteht Die Nade! 5 ist mit ihrem Ende am Anker 4 befestigt sie ist durch das magnetisch nichtleitende Teilstück 4a hindurchgeführt Das Teilstück 4a ist in den Anker 4 eingesetzt und mit ihm beispielsweise durch Kleben verbunden. Beim gleichen Fertigungsgang kann das Ende der Nadel 5 gleichfalls verklebt werden, wobei es gleichzeitig zwischen den beiden Teilen 4 und 4a im Innern des Ankers 4 verklemmt werden kann.

Das Teilstück 4a ist zylindrisch ausgebildet und dient als Kammer zur Aufnahme einer Schraubenfeder 6. deren anderes Erde an einem Gewindestift 12 anschlagt. Der Gewindestift 12 ist mit einem dem Innendurchmesser der Schraubenfeder entsprechenden Vorsprung versehea so daß die Schraubenfeder beim Zusammendrücken einerseits durch die Kammer des Ankerteilstücks Aa, andererseits durch den Vorsprung des Gewindestiftes 12 zylindrisch gehalten wird Der Ge windestift 12 ist außerhalb der Magnetspule mit einer Einstellmutter 17 versehen, die eine Einstellung der Lage des Gewindestiftes 12 im Innern der Magnetspule 1 ermöglicht. Durch eine solche Einstellung wird auch die Vorspannung der Schraubenfeder 6 geändert und der Arbeitshub des Ankers 4 eingestellt.

Der Anker 4 hat eine dem magnetisch nichtleitenden Teilstück 4a abgewandte Stirnfläche, die an einer Dämpfungsscheibe 7 anliegt. Die Dämpfungsscheibe 7 ist mit e;ner zentralen öffnung 14 versehen. Sie liegt wieOcrum an einem weiteren Gewindestift 13 an, der außerhalb der Magnetspule durch eine Mutter 18 eingestellt werden kann. Somit ist auch auf dieser Seite des Ankers 4 eine Einstellung seines Bewegungsbereichs möglich. Der Gewindestift 13 ist mit einer zentralen Bohrung 15 versehen, die mit dem Außenraum des Antriebs in Verbindung steht und einen freien Austritt der durch die Rückführbewegung des Ankers 4 komprimierten Luft ermöglicht.

Der den Anker 4 zwischen den beiden Magnetpolschuhen 2 und 3 umgebende Raum ist durch ein elektrisch leitfähiges und magnetisch nichtleitendes Material 8 angefüllt. Hierzu kann beispielsweise ein hochleitfähiger Kupferring vorgesehen sein, der beim Einschalten der Magnetspule 1 die Ausbildung starker Wirbelströme in seinem Material bewirkt. Durch diese Wirbelströme wird das zwischen den Polschuhen 2 und 3 auftretende Magnetfeld auf den Bereich des Ankers konzentriert so daß ein schnelles Wirksamwerden des Antriebs gewährleistet ist. Ferner wird dadurch die Kraftwirkung des Magnetfeldes erhöht so daß gegebenenfalls der zur Speisung des Antriebs erforderliche Strom herabgesetzt werden kann.

Die beiden Polschuhe 2 und 3 sind an ihrem der Spulenmitte abgewandten Ende mit zwei Flanschteilen 10 und 11 verbunden, mit denen sie eine Klemmverbindung mit einem Metallmantel 9 erzeugen, der die Magnetspule 1 umgibt Der Metallmantel 9 kann mit einem in Längsrichtung der Magnetspule verlaufenden Schlitz versehen sein, der die Ausbildung von Wirbelströmen verhindert.

Das zwischen den Polschuhen vorgesehene elektrisch leitfähige Material 8 ermöglicht beim Zusammenbau des Antriebs eine einfache Zentrierung und Abstandserzeugung zwischen den Polschuhen 2 und 3. Ferner bestimmt er die Lage der Ankeranordnung 4, 4a, so daß diese lediglich beim Zusammenbau des An-

triebs in die Polschuhe 2 und 3 eingeschoben werden muß. Es ist jedoch auch ein gemeinsames Einschieben der Polschuhe und der Ankeranordnung in die Magnetspule denkbar.

Wird die Magnetspule 1 eingeschaltet, so nimmt der Anker 4 eine gegenüber der dargestellten Lage abweichende Lage zwischen den beiden Polschuhen 2 und 3 ein, wobei der magnetisch nichtleitende Teil 4a einerseits die Wirkung des Luftspaltes zwischen den beiden Polschuhen 2 und 3, andererseits die Wirkung eines Führungselements hat, welches eine verkantungsfreie Bewegung der gesamten Ankeranordnung 4, 4a in Längsrichtung der Magnetspule 1 gewährleistet. Durch die Bewegung der Ankeranordnung 4,4a wird die Nadel 5 in ihrer Führung 16, die bis in den Gewindestift 12 hinein verläuft, entgegen der Wirkung der Feder 6 verschoben. Wird die Magnetspule 1 dann wieder ausgeschaltet, so nimmt der Anker 4 wieder die dargestellte

Ruhelage ein.

Die Gewindestifte 12 und 13 ermöglichen eine einfache Einstellung des Arbeitshubes bzw. der beiden Grenzstellungen der Ankeranordnung 4, 4a, indem lediglich die Muttern 17 und 18 gelöst und nach entsprechender Verdrehung der Gewindestifte 12 und 13 wieder angezogen werden. Durch diese Einstellungen wird auch die Arbeitsgeschwindigkeit des Antriebs beeinflußt, denn bei größerem Arbeitshub ergibt sich eine jeweils längere Arbeitszeit Ferner wird die Vorspannung der Feder 6 reguliert, so daß eine Einstellung der Gewindestifte 12 und 13 auch zur Änderung der Druckqualität am Druckende der Nadel 5 dienen kann.

Die vorstehend beschriebenen, magnetisch nichtleitenden Elemente sollen vorzugsweise auch elektrisch nichtleitend sein, um die Erzeugung von Wirbelströmen zu vermeiden, die den Aufbau des den Anker bewegenden Magnetfeldes verzögern können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektromagnetischer Antrieb Sir die Nadel eines Nadeldruckers, mit einer zylindrischen Ma- S gnetspule und zwei Magnetpolschuhen, die im Innern der Magnetspule einander in Längsrichtung der Magnetspule in Abstand gegenüberstehend angeordnet sind und in deren Magnetfeld ein in Längsrichtung der Magnetspule verschiebbarer, mit to der Nadel verbundener Anker gelagert ist der bei stromloser Magnetspule durch eine Feder in einer Ruhestellung gehallen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetpolschuhe (2, 3) einen zylindrischen Führungsraum für den zylindrisch ausgebildeten Anker (4) umschließen, der mit einem magnetisch nichtleitenden, in Richtung zur Nadel

(5) angeordneten zylindrischen Teilstück (4a) verbunden ist, und daß der den Anker (4) in dem Abstand zwischen den Magnetpolschuhen (Z 3) umgebende ringförmige Raum durch ein elektrisch leitfähiges und magnetisch nichtleitendes Material (8) ausgefüllt ist.

2. Antrieb nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet daß das magnetisch nichtleitende Teilstück (4a) eine in Richtung zur Nadel (5) offene Kammer zur Aufnahme der als Schraubenfeder ausgebildeten Feder (6) bildet.

3. Antrieb nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetspule (1) durch einen magnetisch leitfähigen Metallmantel (9) umgeben ist der in Längsrichtung der Magnetspule (1) geschlitzt ist und mit magnetisch leitfähigen Flanschteilen (10,11) verbunden ist welche ihn mit den Magnetpolschuhen (2.3) verbinden.

4. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Nadel (5) durch einen Gewindestift (12) hindurch, der eine Einstellung des Bewegungsbereichs des Ankers (4) ermöglicht und als Gegenlager für die Feder (6) dient zum Anker (4) geführt ist.

5. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß zur Dämpfung der Rückprallbewegung in der Ruhestellung eine Dämpfungsscheibe (7) vorgesehen ist. deren Lage durch einen an dem der Nadel (5) abgewandten Ende der Magnetspule (1) angeordneten Gewindestift (13) einstellbar ist.

6. Antrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß die Dämpfungsscheibe (7) mit einer so zentralen öffnung (14) versehen ist die über eine zentrale Bohrung (15) des sie haltenden Gewindestiftes (13) mit dem Außenraum des Antriebs in Verbindung steht.

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