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Elektromechanische Antriebsvorrichtung fÜr einen Typenträger od. dgl.
Die Erfindung betrifft eine durch einen Stromimpuls zu betätigende elektromechanische
Antriebsvorrichtung für einen Typenträger od. dgl.
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Bei Schnelldruckwerken, Streifenlochern und anderen Maschinen zur
Datenverarbeitung ist oft eine sehr große Anzahl der genannten Einheiten erforderlich,
so daß sich die Forderung nach einer möglichst kleinen und in der Herstellung billigen,
jedoch absolut zuverlässig arbeitenden Ausführungsform ergibt.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, bei derartigen Einrichtungen
magnetisch kuppelbare Teile vorzusehen, die eine mechanische Kraft nur dann übertragen
können, wenn zuvor etwa durch einen Stromimpuls eine entsprechende Einstellung erfolgt
ist. Solche Vorrichtungen arbeiten zwar zuverlässig und lassen sich auf kleinem
Raum unterbringen. Sie erfordern aber einen relativ großen Aufwand und sind in der
Herstellung entsprechend kostspielig. Außerdem haben sie den Nachteil, daß sie von
außen mechanisch betätigt werden müssen.
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Es sind ferner Vorrichtungen bekannt, bei denen wie beim permanentdynamischen
Lautsprecher eine Tauchspule im Luftspalt eines Topfmagneten beweglich angeordnet
ist, wobei die durch einen Stromimpuls in der Spule erzeugte Kraft beispielsweise
auf einen Typenträger übertragen wird und diesen zum Anschlag bringt. Eine solche
Anordnung ist jedoch nicht verwendbar, wenn nur ein sehr begrenzter Raum zur Verfügung
steht. Außerdem ist sie verhältnismäßig aufwendig, so daß sie schon deshalb in den
genannten Fällen nicht angewendet werden kann.
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Der Erfindung liegt nun der Gedanke zugrunde, zum Anschlag einer Type
od. dgl. die magnetische Kraft zu verwenden, die zwischen einer Spule und einem
innerhalb ihres Feldes angeordneten Kurzschlußleiter entsteht, wenn die Spule von
einem Stromimpuls durchflossen wird.
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Um den Anschlag in einem bestimmten Augenblick auszulösen, ist es
dabei möglich, entweder den Stromkreis der Spule oder den des Kurzschlußleiters
im gewünschten Augenblick zu schließen.
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Darüber hinaus ergeben sich zwei weitere Alternativen: Es kann entweder
die Erregerwicklung oder der Kurzschlußleiter gestellfest angeordnet sein, während
das Gegenelement axial oder annähernd axial beweglich und als Typenträger od. dgl.
ausgebildet oder mit einem solchen mechanisch verbunden ist.
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Demgemäß besteht die Erfindung in einem Erregersystem und einem mit
diesem magnetisch koppelbaren und relativ zu ihm beweglichen, zum Antrieb des Typenträgers
dienenden Kurzschlußsystem, von denen mindestens eines schaltbar ist. Es ist allerdings
bereits bekannt, eine Erregerwicklung mit einem Kurzschlußleiter magnetisch zu koppeln,
der relativ zu ihr beweglich ist und bei Beaufschlagung der Erregerwicklung mit
einem Stromstoß einen Bewegungsimpuls erhält. Hierbei handelte es sich jedoch nur
um eine theoretische wissenschaftliche Darstellung, ohne den Hinweis auf eine praktische
Auswertungsmöglichkeit. Von einer solchen ist vielmehr durch den Hinweis abgelenkt,
daß eine entsprechende Anordnung zum Glühen komme, falls die magnetisch gekoppelten
Elemente in ihrer gegenseitigen Lage festgehalten würden bzw. in ihrer Bewegung
begrenzt seien.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die
Erregerwicklung und der Kurzschlußleiter von einem gemeinsamen Magnetkern durchdrungen
sind, dessen Querschnitt sich über den Verschiebungsweg gegenüber dem einen Element
ändert, wobei die Ausgangslage des einen der relativ zueinander beweglichen Teile
einstellbar sein kann. Hierdurch wird es möglich, die während des Anschlaaes zwischen
der Erregerwicklung und dem Kurzschlußleiter wirkende Kraft durch die auftretende
unterschiedliche Streuung so zu beeinflussen, daß die Härte und Dauer des Anschlags
den gestellten Forderungen entsprechen.
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Der gewünschte Bewegungsablauf kann andererseits auch dadurch erreicht
werden, daß die den Anstoß des Typenträgers bewirkenden Stromstöße eine besondere
Form aufweisen. Dabei ist es z. B. möglich, das Zurückholen des angeschlagenen Typenträgers
od.
dgl. durch eine steile Rückflanke des Impulses zu fördern.
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Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform besteht darin, daß zum
wahlweisen Einschalten verschiedener Windungszahlen entweder mehrere Kurzschlußleiter
vorgesehen sind oder der als Wicklung ausgebildete Kurzschlußleiter bzw. die Erregerwicklung
mit Anzapfungen versehen ist. Es wird dadurch möglich, je nach der Gesamtzahl
der eingeschalteten Kurzschlußwindungen oder der Windungen der Erregerwicklung eine
gewünschte Anschlaghärte einzustellen.
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Es ist ferner möglich, zu der Erregerwicklung zwei Kurzschlußleiter
oder zu einem Kurzschlußleiter zwei Erregerwicklungen vorzugsweise symmetrisch anzuordnen,
die getrennt zu beliebigen Zeitpunkten eingeschaltet werden können, wodurch der
bewegliche Teil in einem Fall nach rechts, ün anderen Fall nach links gezogen werden
kann.
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Bei der zuletzt genannten Ausführungsform kann der bewegliche Teil
an beiden Enden eine Type, einen Lochstempel od. dgl. tragen. Es können dann die
Typenträger nacheinander auf beiden Seiten angeschlagen werden, und es ist z. B.
möglich, bei einem Druckwerk ein Duplikat des geschriebenen Textes anzufertigen,
das der Kontrolle dienen kann.
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Falls eine gleitende Führung des bewegten Teils auf dem Magnetkern
wegen seiner besonderen Form nicht erfolgen kann, ist es möglich, die bewegten Teile,
insbesondere den die Anschlagvorrichtung tragenden Teil, an elastischen Bauelementen
zentrisch aufzuhängen.
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Für besondere Zwecke kann es vorteilhaft sein, daß der Kurzschlußleiter
und/oder die Erregerwicklung in Form von leitenden Schichten auf einen nicht leitenden
Körper aufgebracht sind.
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In allen Fällen ist es zweckmäßig, die Spule und den Kurzschlußleiter
koaxial auf einem gemeinsamen Kein aus magnetisch leitendem Material anzuordnen.
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In den Zeichnungen sind einige als Beispiele dienende Ausführungsformen
gemäß der Erfindung dar-,gestellt. Es zeigt F i g. 1 eine grundsätzliche
Ausbildung der neuen Vorrichtung mit feststehender Erregerwicklung und beweglichem
Kurzschlußleiter, der als Kurzschlußring ausgebildet sein kann, F i g. 2
die neue Vorrichtung mit mehreren konzentrischen Kurzschlußwicklungen bzw. -ringen,
F i g. 3 eine Ausführungsform, bei der die Kurzschlußleiter als ringförmige
leitende Schichten auf ,einem schlechtleitenden Kugelkörper angeordnet sind, F i
g. 4 eine besondere Ausführungsform des die Erregerwicklung und den Kurzschlußleiter
durch-,dringenden Magnetkerns, F i g. 5 einen in Form eines Kurzschlußrings
aus-.gebildeten Kurzschlußleiter, der den Nutzträger indirekt betätigt, F i
g. 6 eine weitere Abwandlung mit einem -schwenkbaren Kurzschlußring, F i
g. 7 eine andere grundsätzliche Ausbildung der neuen Vorrichtung mit einem
feststehenden Kurzschlußleiter und einer beweglichen Erregerwicklung, F i
g. 8 eine Ausbildung mit mehreren Kurzschlußringen, F i g. 9 eine
Ausführungsform mit einem besonders geformten magnetischen Leiter in der Umgebung
.eines Kurzschlußringes, F i g. 10 die neue Vorrichtung mit zwei zum Kurzschlußring
symmetrisch angeordneten Spulen.
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Nach F i g. 1 sind eine Erregerwicklung 1 und ein magnetisch
leitender Stab 3 gestellfest angeordnet. Ein auf letzterem in Richtung des
Pfeils A leicht verschiebbarer Kurzschlußleiter 2 ist mit einem Drucktypenträger
4 mechanisch verbunden, der als Kurzschlußring ausgebildet sein kann.
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Wird die Wicklung 1 von einem Stromimpuls durchflossen, so
wird während der Anstiegzeit des Erregerstromes in dem Kurzschlußleiter 2 eine Spannung
induziert, die einen Kurzschlußstrom und ein dem Erregerfeld entgegengerichtetes
magnetisches Feld zur Folge hat. Es wirkt also unmittelbar nach dem Einschalten
des Erregerstromes eine Kraft derart auf den Kurzschlußleiter, daß dieser zusammen
mit dem Typenträger 4 in Richtung des Pfeils A bewegt und die Type
5 beispielsweise gegen eine Papierbahn 6 geschlagen wird.
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Das Zurückholen des Typenträgers 4 kann ebenfalls magnetisch bewirkt
werden. Beim Absinken des Erregerstromes kehren sich die beschriebenen Verhältnisse
um, und der Kurzschlußleiter wird der Pfeilrichtung entgegen von der Spule
1 angezogen.
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Es ist auch möglich, für den Kurzschlußring eine RücksteRfeder vorzusehen.
Dadurch kann auf eine besondere Ausbildung der Rückflanke des Erregerimpulses verzichtet
werden.
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Es ist jedoch durch eine erfindungsgemäße Verwendung elektrischer
Impulse die Möglichkeit gegeben, den Ablauf der Bewegungen des Typenträgers 4 durch
eine entsprechende Impulsforin in weitgehendem Maße zu beherrschen. So lassen sich
z. B. die Härte des Anschlages und die Anschlagdauer variieren, oder es läßt sich
beim Zurückholen des Typenträgers ein hartes Aufschlagen auf den Magnetkern vermeiden.
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Der Magnetkern 3 besteht vorzugsweise aus magnetisch weichem
Material. Es ist dabei zweckmäßig, ihn zu blättern. Auch kann er aus Ferrit hergestellt
werden, um unerwünschte Wirbelströme und die hierfür aufzuwendende Leistung auf
ein Minimum zu beschränken.
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Bei der in F i g. 2 dargestellten Ausführungsform ist die den
Anschlag bewirkende Kraft dadurch verstärkt, daß mehrere Kurzschlußwicklungen bzw.
-ringe 20 bis 23 auf dem Magnetstab 3 konzentrisch und voneinander
isoliert angeordnet sind.
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Wie F i g. 3 erkennen läßt, können an Stelle von Kurzschlußwicklungen
bzw. -ringen auch leitende Schichten 24 auf einem auf dem Magnetstab 3 verschiebbaren
Körper 8 aus nicht leitendem Material vorgesehen sein.
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Der Magnetstab 3 kann, wie in F i g. 4 dargestellt ist,
an seinem den Kurzschlußleiter tragenden Ende 30, beispielsweise kugelig
oder konisch, so ausgebildet sein, daß sich die abstoßende Kraft zwischen Erregerwicklung
und Kurzschlußleiter während des Anschlagens infolge zunehmender Streuung verringert.
Es kann ferner der Punkt der Ruhelage des Kurzschlußleiters 2 in bezug auf den Magnetstab
durch dessen Vor- oder Zurückschieben eingestellt werden. Durch solche Maßnahmen
wird es möglich, die Härte und die Dauer des Anschlages den Erfordernissen anzupassen
und sie bei Bedarf zu ändern. Allerdings muß in diesem Fall eine besondere Führung
31 des Kurzschlußleiters 2 etwa auf dem zylindrischen Teil des Magnetstabes
3 vorgesehen sein.
F i g. 5 stellt eine Anordnung
dar, bei der ein Nutzträger 41 mittelbar durch den Kurzschlußleiter 2 betätigt wird.
Der Träger 41 od. dgl. besteht hier aus einem im Punkt 42 gelenkig gelagerten
Schwenkarm und wird von einem mit dem Kurzschlußleiter 2 fest verbundenen und mit
diesem auf dem Magnetstab 3
gleitenden Stößel 40 bewegt. Die Rückstellung
des Armes 41 nach seinem Anschlagen kann dabei entweder durch Ausnutzung der Schwerkraft
oder, wie in F i g. 5 dargestellt, durch eine Feder 43 erfolgen.
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Schließlich ist in F i g. 6 eine Ausführungsform dargestellt,
bei der der Kurzschlußleiter 2 selbst schwenkbar gelagert ist und sich unter der
Einwirkung einer abstoßenden Kraft in Richtung des Pfeils B um einen Punkt
9 dreht.
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F i g. 7 veranschaulicht eine Ausführungsform, bei der der
Kurzschlußleiter 2 feststeht und die Erregerspule IL zusammen mit dem einen Nutzträger
4 haltenden Magnetstab 3 axial verschiebbar ist. Hierbei wird die Erregerwicklung
1 von einer ununterbrochenen Folge von Anschlagimpulsen durchflossen, die
aber nur dann einen Anschlag bewirken, wenn die im Ruhestand offene Wicklung 2 über
ein Thyratron 7 kurzgeschlossen ist. An Stelle des Thyratrons können auch
ein elektronischer Schalter mit Vakuumröhren oder Halbleiterelemente oder ein Relais
verwendet werden.
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F i g. 8 veranschaulicht die Anordnung mehrerer Kurzschlußringe
oder -wicklungen 25 bis 29, deren jede im Augenblick des Auslösens
kurzgeschlossen werden kann. Es ist dabei möglich, durch die Anzahl der jeweils
insgesamt kurzgeschlossenen Ringe die abstoßende Kraft zwischen den Ringen und der
Erregerwicklung und damit die Härte des Anschlages den Erfordernissen anzupassen.
Außerdem bietet eine derartige Konstruktion die Möglichkeit, die Innenbohrungen
der Kurzschlußringe 25 bis 29 als Gleitlager für den die Type od.
dgl. tragenden Magnetstab 3 auszubilden.
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Eine besondere Ausführung des Magnetstabes 3 in der Nähe des
in diesem Fall zentrisch und elastisch aufgehängten Kurzschlußleiters 2 ist in F
i g. 9 dargestellt. Wie in der Anordnung nach F i g. 4 wird hier die
den Anschlag bewirkende Kraft während des Bewegungsvorganges verändert, wodurch
sich bei entsprechender Dimensionierung des Kopfes 32 und des Kurzschlußleiters
2 die Eigenschaften des Anschlages in bezug auf dessen Härte und Dauer variieren
lassen.
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Schließlich sei noch die Möglichkeit erwähnt, auf beiden Seiten des
feststehenden Kurzschlußleiters 2 (F i g. 10) je eine Erregerwicklung
10 bzw. 11 anzuordnen, die wahlweise mit Impulsen beaufschlagt werden können,
wobei der Magnetstab 3 mit dem Nutzträger in einem Fall nach links, im anderen
Fall nach rechts gezogen wird. Es können auch umgekehrt eine mit dem Magnetstab
bewegliche Erregerwicklung und symmetrisch zu ihr zwei offene Wicklungen angeordnet
sein, die wahlweise kurzgeschlossen werden können.
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Eine solche Anordnung ermöglicht z. B. ein sehr einfaches Zurückholen
der angeschlossenen Typen. Es ist dabei weder notwendig, eine besondere Rückstellfeder
vorzusehen, die auch den Anschlag dämpfen würde, noch ist es erforderlich, die Anschlagimpulse,
wie oben beschrieben, mit einer steilen Rückflanke zu versehen. Es kann vielmehr
ein jeweils zuvor aufgeladener Kondensator durch geeignete Schaltmittel nacheinander
über beide Spulen entladen werden, wodurch das eine Mal der Anschlag und das andere
Mal das Zurückholen des angeschlagenen Typenträgers bewirkt wird.
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Ferner ist es möglich, falls erforderlich, die zweite Erregerspule
oder den zweiten Kurzschlußleiter bereits während des Anschlagens einzuschalten,
wodurch die Abstoßkraft etwas unterdrückt und ein weicherer Anschlag erreicht wird.
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Schließlich kann eine Anordnung der beschriebenen Art so ausgeführt
sein, daß der Magnetstab 3
an beiden Stimflächen mit einem Typenträger 4 od.
dgl. versehen ist. Es können dann die Typenträger nacheinander auf beiden Seiten
angeschlagen werden, und es ist somit möglich, z. B. bei einem Druckwerk ein Duplikat
des geschriebenen Textes anzufertigen, das der Kontrolle dienen kann.
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Bei allen genannten Ausführungsformen, bei denen eine Spule, ein Kurzschlußleiter
oder deren mehrere relativ zu dem Magnetstab axial bewegt werden, kann der bewegte
Teil gleitend oder rollend geführt werden oder an einem elastischen Bauelement,
z. B. einer Tellerfeder, aufgehängt sein.