DE2229394A1

DE2229394A1 - Elektromagnetische antriebsvorrichtung fuer ein hin- und herbewegbares getriebeglied

Info

Publication number: DE2229394A1
Application number: DE2229394A
Authority: DE
Inventors: John Mako; Joseph Eugene Wallace
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1971-06-25
Filing date: 1972-06-16
Publication date: 1973-01-11
Also published as: GB1325839A; FR2143012B1; US3741113A; FR2143012A1; DE2229394C2

Description

) Böblingen, 13. Juni 1972

j ki-fr

j Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y. 10504

\ Amtl. Aktenzeichen: Neuanmeldung

i Aktenzeichen der Anmelderin: Docket EN 970 037

Elektromagnetische Antriebsvorrichtung für ein
ι hin- und herbewegbares Getriebeglied

( ——

j Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Vorrichtung für

den Antrieb eines zwischen zwei Stellungen hin- und herbewegba-I ren Getriebegliedes, insbesondere eines Druckhammers.

ι Bekannte Elektromagnetische Antriebsvorrichtungen für den Druck-

: hammer von Typendruckern besitzen einen Elektromagneten, dessen

\ Anker entweder direkt (US-Patentschrift 3 507 213) oder unter

Zwischenschaltung einer längs verschiebbaren Stoßstange (US-

j Patentschrift 3 241 480) auf den Druckhammer einwirken. Abgesehen

'; davon, daß bei derartigen Anordnungen viel Masse zu beschleuni-

■ gen ist, sind dieselben aufwendig in ihrem Aufbau.

■ Es ist auch eine Druckhammereinheit (US-Patentschrift 3 349 696) bekannt, bei der die Seite an Seite verschwenkbar gelagerten
Druckhämmer die Magnetanker je eines Elektromagneten bilden.

j Diese Magnetanker stellen doppelarmige Hebel dar, die an ihrem einen Ende die Hammeranschlagfläche aufweisen und deren anderes

Ende mit einem zwei parallelgeschaltete Wicklungen aufweisenden Elektromagneten zusammenwirkt. Eine Blattfeder unterstützt die durch den Rückprall erfolgende Rückbewegung des Druckhammers
und hält denselben in seiner Ruhestellung. Großen Druckgeschwindigkeiten ist jedoch auch diese Einrichtung nicht gewachsen, da die Rückführung desselben unkontrolliert erfolgt, d.h. der

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Druckhammer nur durch die Rückprallenergie und die Energie einer Blattfeder zurückbewegt wird und hierbei in seiner Ruhestellung schwingt, bevor er gänzlich zur Ruhe gelangt.

Es ist die Aufgabe der Erfindung., eine elektromagnetische Vorrichtung zum Antrieb eines Getriebegliedes, insbesondere eines Druckhammers, zu schaffen, die sowohl einfach in ihrem Aufbau ist, als auch eine hohe Betätigungsfrequenz bei exakter Ausführung einer jeden Einzelbetätigung gestattet. Diese Aufgabe löst die Erfindung dadurch, daß das als Magnetanker ausgebildete Getriebeglied ein einarmiger Hebel ist, der im Bereich des einen Außenschenkels eines drei Schenkel in etwa E-förmiger Anordnung aufweisenden Magnetkerns verschwenkbar gelagert ist, daß der Magnetanker eine Nase aufweist, die in die um den Mittelschenkel des Magnetkerns gewickelte und über denselben hinausragende Wicklung hineinragt und daß der Magnetanker im Bereich zwischen der Nase und seinem freien Ende mit dem anderen Außenschenkel des Magnetkerns zusammenwirkt. Eine nach der Erfindung aufgebaute Antriebsvorrichtung benötigt keine Zwischenglieder, weist also nur ein einziges, zu bewegendes Teil auf, das der Anker eines Elektromagneten bildet. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Magnetkernes schafft mit dem der Hammeranschlagfläche benachbarten Außenschenkel des Magnetkernes einen zusätzlichen Arbeitsspalt für den Anker und zugleich eine mechanische Dämpfung der Ankerarbeitsbewegung.

Weitere Merkmale der Erfindung sind den Ansprüchen zu entnehmen.

Einzelheiten der Erfindung sind nachstehend anhand eines in den Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispieles beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 Ausschnitte eines Typendruckers, der die erfindungsgemäße Druckhammereinheit enthält,

Fig. 2 ein Impulsdiagramm und en 970 037 209882/0666

Fig. 3 ein Blockschaltbild für die Steuerung der

Wicklungen der Druckhaitimereinheit von Fig. 1.

Die Druckhammereinheit IO weist den Magnetkern 12 auf, der aus . dem oberen Schenkel 14, dem Mittelschenkel 16 und dem unteren Schenkel 18 besteht. Die Wicklung 20 ist um den mittleren Schenkel 16 gelegt und erstreckt sich über die Polfläche dieses Schenkels hinaus. Neben diesem Schenkel ist der Anker 22 mittels des Bolzens 24 und einer oder mehrerer aufrechtstehender Seitenwände 25 verschwenkbar gelagert. Diese Seitenwände 25 bilden Teile des Trägers 13, an dem der Magnetkern 12 mittels der Schrauben 15, von denen eine gezeigt ist, befestigt ist. Der Anker 22 besitzt in seinem Mittelabschnitt die Nase 26, die gegenüber dem Mittelschenkel 16 des Magnetkernes 12 ausgerichtet ist. Die Nase 26 ist im wesentlichen innerhalb der Wicklung 20 angeordnet, so daß der Luftspalt zwischen dem mittleren Schenkel 16 und der Nase 26 vollständig innerhalb der XVicklung 20 zu liegen kommt. Die Schraubendruckfeder 23 ist in das Sackloch 21 des unteren Schenkels 18 eingesetzt und hält den Anker 22 in einer Lage, in der er vom mittleren Schenkel 16 beabstandet ist oder anders ausgedrückt, in seiner Ruhelage. Der Anker 22 ist mit dem nach oben weisenden Arm 27 ausgerüstet, der die Hammeranschlagfläche 28 trägt, zum Anschlag des Farbbandes 29 und des zu bedruckenden Papieres 30 gegen die Typen 31, die an dem Typenträger 32, beispielsweise einer Typentrommel, befestigt sind.

Zusätzlich zum Magnetkern 12 ist der zweite Magnetkern 33 vorgesehen, der den nach oben gebogenen Schenkel 34 als Anschlag für den Anker 22, den mittleren Schenkel 35 um den die Dämpfungswicklung 38 gewickelt ist und den unteren Schenkel 36 besitzt. Der zweite Magnetkern 33 ist mittels der Schrauben 41 an der Grundplatte 42 befestigt, die mit ihrer Zunge 39 um den Bolzen 24 verschwenkbar gelagert ist. Die Zunge 39 ragt zwischen die ^ am unteren Ende des Ankers angeordneten, voneinander beabstandeten Arme 21. Die Grundplatte 42 besitzt den Arm 40 für ein Zusammenwirken mit den in dem geschlitzten Träger 44 einge-

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schraubten Justierschrauben 46, 48. Durch Verstellen der Justierschrauben 46, 48 ist der zweite Magnetkern 33 um den Bolzen 24 verschwenkbar, wodurch die Ruhestellung des Ankers 22 gegenüber dem Magnetkern 12 verstellbar ist. Der Luftspalt zwischen dem mittleren Schenkel 16 des Magnetkerns 12 ist auf ungefähr 0,6 mm im abgefallenen Zustand einzustellen, das einem Spalt an der Hammeranschlagfläche 28 von ungefähr 1,7 mm entspricht. Das Klebeplättchen 17 mit einer Dicke von ungefähr 0,08 mm ist zwischen dem Anker und dem Mittelschenkel 16 und das Klebeplättchen 37 ist zwischen dem Anker und dem Mittelschenkel 35 des zweiten Magnetkernes 33 angeordnet.

Um zu drucken, wird die Wicklung 20 erregt. Der Anker 22 wird dadurch gegen den Magnetkern 12 angezogen, wodurch die Hammeranschlagfläche 28, das Farbband 29 und das zu bedruckende Papier 30 gegen die Typen 31 anschlägt. Wenn eine kurze Betätigungszeit erwünscht ist, ist die Dämpfungswicklung 38 ungefähr 1 Millisekunde nach der Erregung der Wicklung 20 zu erregen, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Kurz bevor der Anker 22 an dem Magnetkern 12 zum Anliegen kommt, wird der Erregungsimpuls abgeschaltet. Wenn die Nase 26 das Klebeplättchen 17 berührt, beträgt der Spalt zwischen dem Arm 27 und dem oberen Schenkel 14 ungefähr 0,05 mm. Der Anker 22 verharrt jedoch in seiner Bewegung und schlägt die Typenzeichen in etwa 1,3 Millisekunden nach Beginn des Arbeitsimpulses an. Während des Drückens wird die kinetische Energie der Anschlagfläche 28 etwas verringert. Sie prallt zurück und beginnt eine Rückwärtsbewegung mit etwa der Hälfte der Anschlaggeschwindigkeit. Da die Dämpfungswicklung 38 erregt ist, wenn der Luftspalt zwischen dem zweiten Magnetkern und dem Anker sich verringert, beschleunigt die zunehmende magnetische Kraft geringfügig die Ankerrückbewegung. Nach dem Anschlag an dem oberen Arm 34 und dem Klebeplättchen 37 des zweiten Magnetkerns 33 würde der Anker 22 versuchen mehrere Male aufzuprallen. Da jedoch die Dämpfungswicklung 38 noch erregt ist, verbleibt der Anker 22 in Berührung mit dem oberen Arm 34. Deshalb nehmen die Schwingungen, die durch den

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Hammeranschlag erzeugt werden, auf eine Dauer von etwa 4,2 Millisekunden ab. Zu diesem Zeitpunkt wird der Dämpfungsimpuls abgeschaltet und die Druckhammereinheit ist für den nächsten Anschlag bereit.

Aus den Fign. 2 und 3 ist ersichtlich, daß für die Erregung der Wicklung 20 die monostabile Kippschaltung 50, die einen Impuls von der Breite von ungefähr 1,25 Millisekunden erzeugt, und der Treiber 52, der einen Spitzenstrom in der Größenordnung von 4,7 Ampere liefert, erregt werden. Die mit der Wicklung 20 verbundene Diode 53 verkürzt den Schaltvorgang. Die Dämpfungswicklung 38 wird über den Strombegrenzungswiderstand 44 und Verzögerungselemente erregt. Die letzteren enthalten die monostabile Kippschaltung 55 und den Inverter 56. Die zusätzliche monostabile Kippschaltung 58 erzeugt einen Impuls mit einer Breite von ungefähr 3 Millisekunden, der dem Treiber 50 für die Erregung der Dämpfungswicklung 38 zugeführt wird.

Nachstehend einige Arbeitsdaten der Druckhammereinheit:

Masse des Hammers = 2,46 g

Material = 2 l/2%iges Siliciumeisen

Kinetische Energie - 200 000 Erg

Maximale Druckkraft = 30-37,3 kg

Hammergeschwindigkeit = 4 m/Sekunde

Kontaktzeit = 35-70 χ 10~⁶ Sekunden

Höchste Wiederholungsgeschwindigkeit = 5 . io" Sekunden Arbeitsspannung = 60 V Gleichstrom

Spitzenstrom = 4,7 Ampere

Flugzeit = 1322 . io"⁶ Sekunden

Hammerbewegungsweg = 1,7 mm

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Claims

— 6 —

L A. JLJI 5LJLA. iL .§_ F-3- JLiLiL _^E„

Elektromagnetische Vorrichtung für den Antrieb eines zwischen zwei Stellungen hin- und herbewegbaren Getriebegliedes / insbesondere eines Druckhammers, dadurch gekennzeichnet, daß das als Magnetanker (22) ausgebildete Getriebeglied ein einarmiger Hebel ist, der im Bereich des einen Außenschenkels (18) eines drei Schenkel (14, 16, 18) in etwa E-förmiger Anordnung aufweisenden Magnetkerns (12) verschwenkbar gelagert ist, daß der Magnetanker (22) eine Nase (26) aufweist, die in die um den Mittelschenkel (16) des Magnetkerns (12) gewickelte und über denselben hinausragende Wicklung (20) hineinragt und daß der Magnetanker (22) im Bereich zwischen der Nase (26) und seinem freien Ende mit dem anderen Außenschenkel (14) des Magnetkerns (12) zusammenwirkt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß am freien Ende des Magnetankers (22) die Hammeranschlagfläche (28) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Nase (26) nicht aufweisenden Seite des Magnetankers (22) ein zusätzlicher Elektromagnet (33, 38) zugeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Elektromagnet (33, 38) ebenfalls drei Schenkel (34, 35, 36) in E-förmiger Anordnung aufweist, wobei diese drei Schenkel den drei Schenkeln (14, 16, 18) des Magnetkerns (12) des anderen Elektromagneten (12, 20) gegenüberliegen und der Mittelschenkel (35) eine Wicklung (38) aufnimmt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Elektromagnet (33, 38) um den Lagerbolzen

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(24) des Magnetankers (22) verschwenkbar gelagert ist und mittels Justierschrauben (46, 48) in einer bestimmten Lage feststellbar ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der den Lagerbolzen (24) des Magnetankers (22) gegenüberliegende Außenschenkel (18) des Magnetkerns (12) eine breite Polfläche für die Erzeugung eines Flußweges mit relativ niedrigem magnetischen Widerstand aufweist und der andere Außenschenkel (14) einen zweiten Flußweg mit hohem magnetischen Widerstand bildet»
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung für die beiden Wicklungen (20, 38) Verzögerungselemente (55, 56) aufweisen, um die beiden Wicklungen (20, 38) in derart zeitlicher Aufeinanderfolge zu erregen, daß die Wicklung (38) des zusätzlichen Elektromagneten (33, 38) erst beim Zurückbewegen des Magnetankers (22) in seine Ausgangsstellung erregt wird.

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