DE3017903A1

DE3017903A1 - Druckkopf

Info

Publication number: DE3017903A1
Application number: DE3017903A
Authority: DE
Inventors: Minoru Isobe; Hiroshi Kikuchi; Tadasi Kodama; Wataru Ohara; Minoru Teshima
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Nippon Telegraph And Telephone Corp Oki Electric
Priority date: 1979-05-11
Filing date: 1980-05-09
Publication date: 1980-11-20
Also published as: GB2049557B; GB2049557A; US4348120A; DE3017903C2

Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckkopf, welcher für einen Punktdrucker geeignet ist, und zwar insbesondere auf einen Druckkopf, welcher einen kleinen Aufbau aufweist und mit einem geringen Leistungsverbrauch betrieben werden kann.

In Figur 1 ist das Prinzip eines Punktmatrixabdrucks in einem Seriendrucker dargestellt. Für das Mosaik- oder Nadeldrucken weist ein Druckkopf 100, welcher sich entlang einer Druckzeile in Pfeilrichtung A bewegt, sieben Nadeln auf. Während der Bewegung werden die Nadeln wahlweise durch ein Tintenband gegen ein Papier geschlagen, so daß ein gewünschtes Muster "A", "B", "C" oder "D" abgedruckt wird.

Die Wahl der Nadeln wird durch die in einem integrierten Schaltkreis (IC) gespeicherten Informationen gesteuert.

In dem Fall, in dem ein zu druckendes Zeichen oder Buchstabe 2,67 mm χ 2,05 mm beträgt, ist eine Anzahl von 7x5 Punkten für den Druck eines erkennbaren Zeichens oder Buchstabens ausreichend.

Bei einem bekannten mit einem elektromagnetischen Antrieb zum Betrieb der Drucknadeln ausgerüsteten Druckkopf für das Mosaik- oder Nadeldrucken (US-PS 3 896 918) ist ein schwenkbar angeordneter Ankerstift für jede Nadel vorgesehen, welche entlang eines kreisförmigen Bogens angeordnet sind. Der bekannte Aufbau umfaßt für alle Elektromagneten ein gemeinsames Joch, welches zwei eine einzelne Einheit bildende konzentrische Schalen oder Wände umfaßt^ wobei zylinderförmige Kerne in gleichen Intervallen entlang eines kreisförmigen Bogens parallel zur Erzeugenden der Schale

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und zwischen den einzelnen Jochschalen angeordnet sind«,

Allerdings besitzt der bekannte Druckkopf die Nachteile, daß der Leistungsbedarf zum Antrieb der Nadeln und die Größe des Geräts sehr groß sowie die Betriebsgeschwindigkeii des Druckkopfs ziemlich klein ist. Diese Nachteile rühren im wesentlichen daher, daß eine Nadel durch einen Elektromagnet angetrieben wird und die gesamte Druckkraft zum Anschlagen einer Nadel gegen ein Papier durch den Elektromagnet geliefert wird,

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Stands der Technik zu beheben und einen Druckkopf zu schaffen, welcher kompakt und klein aufgebaut ist sowie mit einem geringen Leistungsverbrauch betrieben werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen zylinderförmigen Dauermagnet, ein erstes den Boden des Magneten bedeckendes Joch, eine Anzahl von Elektromagneten, welche einen Säulenkern und eine darum gewickelte Spule aufweisen und auf dem ersten Joch entlang eines Kreises in vorbestimmten Winkelintervallen angeordnet sind, eine scheibenförmige Feder mit einem Außenring und einer Anzahl von Vorsprüngen, welche vom Außenring nach innen vorstehen und einstückig mit dem Außenring ausgebildet sind, eine Anzahl von Ankerstiften, welche je an einem Vorsprung der Feder befestigt sind, eine Anzahl von Drucknadeln, welche je an einem Vorsprung der Feder derart befestigt sind, daß jede der Nadeln senkrecht zur Ebene der Feder verläuft, ein zwischen der Feder und dem zylinderförmigen Dauermagneten angeordnetes ringförmiges Abstandsglied, ein zweites und zwischen dem Dauermagneten und jedem der Elektromagneten einen magnetischen Fluß erzeugendes Joch sowie durch einen Führungsrahmen mit einem dünnen linearem Schlitz für die

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Anordnung der Spitzen der Drucknadeln, wobei der Führungsrahmen die Drucknadeln abdeckt»

Nachfolgend werden AusfUhrungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 ein Mosaikmuster zur Erläuterung des Punktmatrixdrucks der Erfindung,

Fig. 2 eine Querschnittsansicht des erfindungsgemäßen Druckkopfs,

Fig. 3 eine aufgelöste Ansicht der Bauteile des Druckkopfs,

Fig. 4 einen Aufbau der Magnetanordnung des Druckkopfs,

Fig. 5 den Nadelaufbau des Druckkopfs,

Fig. 6 das äußere Erscheinungsbild des Druckkopfs,

Fig. 7 eine Abänderung des Nadelaufbaus,

Fig. 8 eine weitere Abänderung des Nadelaufbaus,

Fig. 9 eine weitere Abänderung des Nadelaufbaus sowie

Fig. 10 eine Schnittansicht des Druckkopfs gemäß Fig.

In Fig. 2 ist ein Querschnitt des erfindungsgemäßen Druckkopfs dargestellt, wobei Fig. 3 eine aufgelöste Darstellung des in Fig. 2 abgebildeten Druckkopfs zeigt. Das scheibenförmige erste Joch 1 aus ferromagnetischem Material weist eine mittlere Öffnung la und sieben kleine Stiftöffnungen Ib auf, welche

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in vorbestimmten Winkelintervallen entlang eines Kreises verteilt angeordnet sind. Ein vorzugsweise aus Siliziumstahl hergestellter Säulenkern 2 dient als magnetischer Kern eines Elektromagneten. Der Säulenkern 2 besitzt einen dünnen Vorsprung 2a und den Körper 2b. Der Körper 2b ist über den Vorsprung 2a auf der kleinen Öffnung Ib des ersten Jochs 1 angeordnet. Ein in Axialrichtung magnetisierter zylinderförmiger Dauermagnet 3 ist vorzugsweise aus Ferrit hergestellt. Um den Säulenkern 2 ist eine Spule 4 gewickelt· Das zweite Joch ist mit dem Bezugszeichen 5 versehen und weist Öffnungen 5a auf, welche entlang eines Kreises mit dem vorbestimmten Winkelintervall angeordnet sind. Mit dem Bezugszeichen 6 ist schließlich ein Abstandsglied aus nichtmagnetischem oder magnetischem Material gekennzeichnet. Eine vorzugsweise aus Kohlenstoffstahl hergestellte scheibenförmige Feder 7 weist einen Außenring 7b und sieben Vorsprünge 7a auf, welche vom gemeinsamen Außenring 7b gegen die Scheibenmitte hin vorspringen. Jeder Vorsprung 7a weist eine kleine Stiftöffnung 7c auf. Daraus ist ersichtlich, daß jeder Vorsprung 7a individuell vom Außenring 7b vorgespannt sein kann. Eine L-förmige Drucknadel 8 besitzt einen ersten Arm 8a und einen zweiten Arm 8b und ist mit dem Rand des Vorsprungs 7a der Scheibenfeder verschweißt. Ein Ankerstift 9 ist am Vorsprung 7a der Scheibenfeder 7 festgelegt , indem er in der kleinen Öffnung 7c angeordnet ist. Der Ankerstift 9 kann durch die Öffnung 5a des zweiten Jochs 5 durch den Elektromagneten 2 angezogen werden. Ein mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichneter Führungsrahmen weist eine Scheibe 10a und eine hohle Führung !Ob auf_e An der Spitze der hohlen Führung 10b ist eine Stiftführung 11 angeordnst₉ welche die Spitze der Druckdrähte oder -nadeln 8 führt»

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Bei dem oben angegebenen Aufbau ist die scheibenförmige Feder mit einem Ring 7b und einer Anzahl von Vorsprüngen 7a eines der Merkmale der Erfindung.

Beim Zusammenbau der oben genannten Bauteile werden zuerst die Teilkonstruktionen A, B und C vorbereitet. Die erste Teilkonstruktion A ist eine Kombination des Führungsrahmens 10 und der Stiftführung 11, welche an der Spitze der hohlen Führung 10b des Führungsrahmens über ein Klebemittel angeordnet ist. Die Teilkonstruktion A ist mit Führungsrahmenaufbau bezeichnet.

Die Teilkonstruktion B, welche als Nadelaufbau bezeichnet ist j v/eist eine Scheibenfeder 7_t eine Anzahl von an den Vorsprüngen der Feder 7 befestigten Nadeln 8 und eine Anzahl von Ankerstiften 9 auf, ii/elehe an den Vorsprüngen der Feder 7 befestigt sind. Vorzugsweise ist das Abstandsglied 6 ebenfalls an der Feder 7 befestigt;, etwa durch Verschweißen=, Der zusammengebaute Wadelaufbau ist in Fig_o 5 dargestellte

Die als Magnetaufbau bezeichnete Teilkonstruktion C weist das erste Joch 1, eine Anzahl von auf dem Joch 1 mit vorbestimmtem Winkelintervall angeordnete Kerne 2, eine Anzahl von je um den betreffenden Kern gewickelte Spulen 4 und den Permanentmagnet 3 auf_c welcher mittels Klebemittel am ersten Joch 1 befestigt isto Vorzugsweise kann das zweite Joch 5 über Klebemittel am Magnet 3 be=» festigt sein_o Der zusammengesetzte Magnetaufbau 1st ira Figo 4 dargestellt,»

Der Führungsrahmenaufbau A₉ der Wadelaufbau B₉ dsr Magnet= aufbau C sind susaramen mit dera sw©ifcen Joch 5 ηηά dera

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Abstandsglied 6 durch eine Anzahl von Schrauben 20 zusammengebaut. Jede Schraube 20 erstreckt sich durch die Öffnung am Führungsrahmen 10, die Scheibenfeder 7, das Abstandsglied 6, das zweite Joch 5, den Magnet 3 und ist am ersten Joch 1 festgelegt. Die Öffnung in den Bauteilen 7, 6, 5, und 1 für die Schrauben 20 ist der Übersichtlichkeit halber nicht zeichnerisch dargestellt. Die nicht dargestellten Leitungen der Spulen 4 sind mit einer äußeren Schaltung über die mittlere Öffnung la des ersten Jochs 1 verbunden.

Der zusammengesetzte Druckkopf ist in Fig. 6 dargestellt.

Im nachfolgenden wird die Betriebsweise des Druckkopfs nach den Fig. 1 und 2 beschrieben.

Wenn die Spule 4 nicht erregt ist, zirkuliert der durch den zylinderförmigen Dauermagneten 3 induzierte Magnetfluß vom Magneten 3 durch das zweite Joch 5, den Ankerstift 9, den Säulenkern 2, das erste Joch 1 zum Magneten 3. Infolge dessen werden der Ankerstift 9 zusammen mit dem Vorsprung 7a der Feder 7 zum Säulenkern 2 durch die Kraft des Dauermagneten 3 gezogen. Jeder der Ankerstifte 9 und der Vorsprünge 7a werden unabhängig durch den betreffenden Säulenkern angezogen. Wenn die Ankerstifte durch den Kern angezogen werden sind die Spitzen der L-förmigen Druck— nadeln entlang einer geraden Linie ausgerichtet und im Führungsrahmen 10 befestigt. Wenn somit die Spule 4 nicht erregt ist, ist die Feder 7 durch den Dauermagneten vorgespannt oder erregt.

Wenn eine der Spulen 4 durch einen in der Spule 4 fließenden elektrischen Strom erregt wird, wird der zugehörige Säulenkern 2 magnetisiert, so daß der durch die Spule 4

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erzeugte Magnetfluß den Magnetfluß des Dauermagneten 3 aufhebt. Deshalb ist der zugehörige Ankerstift 9 nicht langer durch den Säulenkern 2 angezogen, sondern losgelöst von diesem. -Wenn der Vorsprung 7a der Feder 7 gelöst ist, wird die an der Spitze des Vorsprungs 7a der Feder 7 befestigte Nadel in starker Weise zum Austritt aus dem Führungsrahmen 10 gezwungen, so daß die auf diese Weise ausqestoßene Nadel über ein Tintenband ein Papier anschlägt, so daß auf das Papier ein Punkt gedruckt wird. Somit wird eine Nadel durch die in der Feder gemäß der Erfindung gespeicherte Energie angetrieben, wohingegen die bekannte Nadel durch die Kraft eines Elektromagneten angetrieben wird.

Wenn ein elektrischer Strom durch die Spule 4 unterbunden ist, wird auch der durch die Spule 4 erzeugte magnetische Fluß unterbunden und wird der durch den Permanentmagneten 3 erzeugte magnetische Fluß in dem betreffenden Spulenkern 2 nicht aufgehoben, so daß der Befestigungsstift 9 wieder zum Säulenkern 2 gezogen wird. Wenn der Befestigungsstift 9 zum Säulenkern 2 gezogen wird, ist eine Vibration des Befestigungsstifts 9 unterbunden, so daß kein Zittern auftreten kann.

Im nachfolgenden werden einige Ausgestaltungen in Zusammenhang mit den Fig. 7 und 8 beschrieben.

Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform zur Befestigung einer Drucknadel 8 an einer Scheibenfeder 7. Gemäß Fig. 7 reicht die Spitze eines Ankerstifts 9 durch den Vorsprung 7a der Feder 7, wobei die Spitze des Ankerstifts 9 eine kleine Öffnung aufweist. Durch diese Öffnung eines Befestigungsstifts 9 greift ein hohles dünnes Rohr 12, in welchem eine Druck-

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nadel 8 eingesetzt ist» Sowohl die Drucknadel 8 wie auch das Rohr 12 sind L-förmig gebogen, wie aus der Figurendarstellung ersichtlich ist. Gemäß dem in Fig. 7 dargestellten Aufbau wird die auf den gebogenen Abschnitt einer Drucknadel 8 aufgebrachte Belastung reduziert. Weiter kann die Bewegung eines Ankerstifts unmittelbar auf eine Drucknadel übertragen werden, ohne die Bewegung durch die Scheibenfeder zu übertragen _y wodurch die Betriebsweise einer Drucknadel stabilisiert werden kann* Da die Drucknadel 8 nicht verschweißt werden mußj, können sich auch die Materialeigenschaften der Drucknadel nicht auf Grund der hohen Temperatur bei einem Schweißvorgang ändern»

In Fig« 8 ist eine weitere Ausfuhrungsform zur Befestigung einer Drucknadel 8 an einer Scheibenfeder 7 dargestellt. Gemäß Fig_o 8 ist das obere Ende eines Ankerstifts 9 ober«= halb des Vorsprungs der Scheibenfeder 7 angeordnet und eine Drucknadel 8 mit dem oberen Ende des Ankerstifts verschweißt,, In diesem Fall ist die Drucknadel 8 nicht L~förmig ausgebildet sondern linear_o Gemäß diesem Aufbau ist die Drucknadel 8 unmittelbar an einem Ankerstift 9 befestigt, so daß hierdurch die Bewegung eines Ankerstifts unmittelbar auf eine Drucknadel übertragen wird_o Da die Drucknadel linear ausgebildet und nicht gebogen ist₉ kann die Drucknadel stark ausgebildet sein und wird nicht gebrochen O

Fig_o 9 zeigt eine Ausgestaltung eines Madelaufbauso Dabei ist ein Ankerstift 9 am Vorsprung 7a der Scheiben= feder 7 verschweißt und ist am Rand eines Ankerstifts 9 eine lineare Nadel 8 angeschweißte Unterhalb der Seheiben= feder 7 ist weiter ein Afostandsglied S angesehweißte Das zweite Joch 5 ist oberhalb d<sr Scheibenfeder angeordnet

= 12 <=■

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und weist einen radialen Schlitz 5p mit sieben Armen auf, wobei in diesen Schlitzen die Ankerstifte 9 angeordnet sind. Somit sind im zusammengebauten Zustand die Ankerstifte 9 im zweiten Joch 5 eingebettet. Vorzugsweise weist der Befestigungsstift 9 dieselbe Dicke oder Höhe wie das zweite Joch 5 auf. Fig. 9 zeigt links die zerlegten Bauteile, in der Mitte die Draufsicht der perspektivischen Ansicht eines jeden Bauteils und rechts die Vertikalansicht eines jeden Bauteils. Die an den Umfangsabschnitten der Bauteile vorgesehenen Öffnungen (h) nehmen die Schrauben 20 (Fig. 3) zur Fixierung des Aufbaus auf.

Aus Fig. 10 ist eine Querschnittsansicht des Druckkopfs der in Fig. 9 dargestellten Ausführungsform ersichtlich. Dabei ist das zweite Joch 5 oberhalb der Scheibenfeder 7 angeordnet, wohingegen das zweite Joch 5 gemäß Fig. 2 unterhalb der Scheibenfeder 7 angeordnet ist.

Nachfolgend wird eine praktisch vorteilhafte Ausführungsform unter Angabe der Abmessungen beschrieben.

Wenn die Größe des zu druckenden Zeichens oder Buchstabens 2,67 mm χ 2,05 mm beträgt ₉ sind sieben Drucknadeln 8 vorgesehen, so daß die Anzahl der Vorsprünge und der Elektromagneten ebenfalls sieben beträgt^ Der Durchmesser einer Drucknadel 8 beträgt 0,36 mm, wobei die Nadel aus einem harten Stahl mit Wolfram und Kobalt hergestellt ist. Der Dauermagnet 3 besitzt einen Außendurchmesser von 35 mm und einen Innendurchmesser von 22 mm sowie eine Höhe von 8 mm, wobei der Magnet aus ferritischem Materiel hergestellt ist_o Der Säulenkern 2 eines Elektromagnets weist einen Durchmesser von 3j5 mm auf und ist aus einem Siliziumstahl her« gestellt. Die auf den Säulenkern 2 gewickelt® Spuls 4 ist

ein emaillierter Draht mit einer Stärke von 0,1 mm und einer Windungszahl von 490. Der auf die Spule aufgegebene elektrische Strom beträgt 1 Amper. Die Scheibenfeder 7 ist aus einem Kohlenstoffstahl für ein Federmaterial hergestellt. Die Länge eines Drucknadelhubs beträgt 0,6 mm an der Spitze einer Nadel und 0, 4 mm am Abschnitt des Vorsprungs der Scheibenfeder.

Vorteilhaft beim erfindungsgemäßen Aufbau ist der Umstand, daß die Größe insgesamt sehr klein ist und der in der Spule 4 erforderliche Leistungsverbrauch gering ist. Gleichzeitig ist die Druckgeschwindigkeit hoch, wobei eine Geschwindigkeit bis zu 120 Zeichen je Sekunde möglich ist. Da der Schlag oder die Bewegung einer Drucknadel durch eine Scheibenfeder bewerkstelligt wird, ist der Druck durch eine Nadel stets konstant unabhängig von der Änderung des auf die Spule aufgegebenen elektrischen Stroms, so daß eine ausgezeichnete und stets gleichmäßige Druckqualität erzielt wird_o

Der erfindungsgemäße Druckkopf ist für die Verwendung auf einer Setzmaschine oder Tastaturdrucker geeignet, welcher ein manuelles Tastenfeld für den Eingang der Zeichen besitzt, da der vorliegende Druckkopf in einem Seriendrucker verwendet wird.

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Bezugszeichenliste

1	erstes Joch
la	mittlere Öffnung
Ib	Stiftöffnung
2	Säulenkern
2a	Vorsprung
2b	Körper
3	Dauermagnet
4	Spule
5	zweites Joch
5p	Schlitz
6	Abstandsglied
7	Feder
7b	Außenring
7a	Vorsprung
7c	Stiftöffnung
8	Drucknadel
8a	erster Arm
8c	zweiter Arm
9	Ankerstift
10	Führungsrahmen
10 a	Scheibe
10b	hohle Führung
11	Stiftführung
12	Rohr
20	Schraube
A,B-	C je Teilaufbauten

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Claims

PATENTANWÄLTE KLAUS D. KIRSCHNER WOLFGANG GROSSE DIPL.-PHYSIKER D I P L.-I N G E N I E U R 301 7903 ZUGrLAKSPNE VERTRETER VORDEM EUROPÄISCHEN PATENTAMT HERZOG-WILHELM-STR. 17 D-8 MÜNCHEN 2 IHR ZEICHEN: Qki Electric Industry Co., Ltd» und your reference= Nippon Telegraph & Telephone Public Corp .unserzeichen: γ 3788 Gs/dp Tokyo / Japan our reference: DATUM: 9· Mai 1980 Druckkopf Patentansprüche

1. Druckkopf, gekennzeichnet durch einen zylinderförmigen Dauermagnet (3), ein erstes den Boden des Magneten (3) bedeckendes Joch (D, eine Anzahl (n) von Elektromagneten, welche einen Säulenkern (2) und eine darum gewickelte Spule (4) aufweisen und auf dem ersten Joch (1) entlang eines Kreises in vorbestimmten Winkelintervallen angeordnet sind, eine scheibenförmige Feder (7) mit einem Außenring (7b) und einer Anzahl von Vorsprüngen (7a), welche vom Außenring (7b) nach innen vorstehen und einstückig mit dem Außenring (7b) ausgebildet sind, eine Anzahl (n) von Ankerstiften (9), welche je an einem Vorsprung (7a) der

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Feder (7) befestigt sind, eine Anzahl (n) von Druck— nadeln (8), welche je an einem Vorsprung (7a) der Feder (7) derart befestigt sind, daß jede der Nadeln (8) senkrecht zur Ebene der Feder (7) verläuft, ein zwischen der Feder (7) und dem zylinderförmigen Dauermagneten (3) angeordnetes ringförmiges Abstandsglied (6), ein zweites und zwischen dem Dauermagneten (3) und jedem der Elektromagneten einen magnetischen Fluß erzeugendes Joch (5) sowie durch einen Führungsrahmen (10) mit einem dünnen linearem Schlitz (5p) für die Anordnung der Spitzen der Drucknadeln (8), wobei der Führungsrahmen die Drucknadeln (8) abdeckt«

2. Druckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Anzahl (n) sieben beträgt.

3. Druckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das zweite Joch (5) zwischen dem Abstandsglied (6) und dem zylinderförmigen Dauermagnet (3) angeordnet ist.

4. Druckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Joch (5) zwischen der Feder (7) und dem Führungsrahmen (10) angeordnet ist.

5. Druckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucknadel (8) L-förmig ausgebildet und mit dem betreffenden Vorsprung (7a) der Feder (7) verschweißt ist.

6. Druckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Drucknadel (8) unmittelbar mit dem entsprechenden Ankerstift (9) befestigt ist.

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7. Druckkopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Drucknadel (8) über ein
hohles Rohr am Ankerstift (9) befestigt ist.

β Druckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Drucknadel (8), die Feder
(7), das Abstandsglied (6) und die Ankerstifte einen
ersten Halbaufbau und der Dauermagnet (3), die Elektromagneten und das erste Joch (1) einen zweiten Halbaufbau bilden.

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