DE2119415A1 - Elektromagnetischer antrieb fuer die nadel eines nadeldruckers - Google Patents

Elektromagnetischer antrieb fuer die nadel eines nadeldruckers

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Description

Elektromagnetischer Antrieb für die Nadel eines Nade!druckers .
Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Antrieb für die Nadel eines Nadeldruckers. ;:
Antriebe dieser Art werden.dazu verwendet, eine mit ihnen bewegte Nadel impulsartig auf einen Farbträger zu schlagen, wodurch sich ein Übergang-eines-Farbstoffs . auf einen dem Farbträger nachgeordneten Aufzeichnungsträger ergibt. Durch mosaikartige Anordnung und selektive Ansteuerung mehrerer elektromagnetischer Antriebe lassen Schriftzeichen aufzeichnen.
Nadeldrucker werden häufig in Datenverarbeitungsmaschinen angewendet, um Daten auf einen Aufzeichnungsträger auszudrucken. Insbesondere bei Buchhaltungsmaschinen kann dabei oft der Fall eintreten, daß Aufzeichnungsträger unterschiedlicher Dicke nacheinander mit ein und demselben Nadeldrucker beschrieben werden müssen. Beispielsweise kann auf der einen
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Seite des Druckbereichs ein Formular, auf der anderen ein Heft angeordnet" sein, wobei auf beide Aufzeichnungsträger geschrieben werden' soll. -
Bei den bekannten Nadeldruckern ist die Qualität der Schrift abhängig vom Abstand der Druckenden der Nadeln gegenüber dem' Aufzeichnungsträger und von der jeweils auf eine Nadel'einwirkenden Kraft. Ferner ist die Geschwindigkeit des Druckvorganges von der Ansprechgeschwindigkeit des Antriebs für die Nadeln abhängig, so daß der Schreibfrequenz durch die -." Art des jeweiligen Antriebs Grenzen gesetzt sind,,
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen verbesserten elektromagnetischen Antrieb für, die Nadel eines Madeldruokers zu schaffen, der ohne Änderung seiner Einstellung auf Auf- ' zeichnungsträger unterschiedlicher Dicke Schriften gleichmäßiger Qualität aufbringt und dessen Betriebsfrequenz gegenüber bekannten Anordnungen erhöht ist.
Ein elektromagnetischer Antrieb ist zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß innerhalb einer zylindrischen Magnetspule'zwei zylindrische Magnetpolschuhe einander in Längsrichtung der Magnetspule gegenüberstehend angeordnet sind, in deren Zylinderraum ein in Längsrichtung der Magnetspule verschiebbarer, mit der Nadel verbundener Anker gelagert ist, der bei stromloser Magnetspule durch eine Feder mit seinem der Nadel abgewandten Ende gegen ein Dämpfungselement gedrückt wird.
Durch die Feder wird der Anker innerhalb der zylindrischen Magnetpolschuhe in Zusammenwirken mit dem Dämpfungselernent so gelagert, daß Vibrationen bei der Rückführung aus der Arbeitsstellung in die Ruhelage vermieden werden. Das üinpfungselement"absorbiert dabei die gesamte bei der Rückführung des Ankers einwirkende Energie. Andererseits kann die Feder so
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bemessen sein, daß· unterschiedliche Auslenkungen des Ankers möglich sindjdie im wesentlichen durch den Abstand der Druckspitze der mit dem Anker verbundenen Nadel zum Aufzeichnungsträger bestimmt sind. Als Feder wird dann zweckmäßig eine Schraubenfeder verwendet, bei der die Federkraft über unterschiedliche Längen der Auslenkung weitgehend konstant ist. Somit ist es möglich, mit einem elektromagnetischen Antrieb nach der Erfindung bei einer Grundeinstellung unterschiedlich dicke Aufzeichnungsträger zu bedrucken. Die Anordnung des Ankers innerhalb zylindrischer Magnetpolschuhe ermöglicht einen sehr einfachen Zusammenbau des Antriebs, denn es sind im'wesentlichen nur die Magnetpolschuhe und der Anker in den Innenraum der Magnetspule einzusetzen, wobei die Einstellung dieser Einzelelemente relativ zueinander nicht kritisch ist, da die endgültige Einstellung durch die Anordnung der Feder und des Dämpfungselementes bestimmt wird» Diese endgültige Einstellung kann jedoch leicht durch äußere Einstellelemente vorgenommen werden. Somit ist ein elektromagnetischer Antrieb nach der Erfindung sehr gut für eine Massenproduktion geeignet.
Der Anker des Antriebs kann gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung aus einem magnetisch lei'tfähigen und einem magnetisch nichtleitenden Teilstück bestehen, wobei jedes Teilstück bei stromloser Magnetspule innerhalb jeweils eines Magnetpolschuhes angeordnet ist. Das magnetisch nichtleitende Teilstück hat dann die Funktion des Luftspaltes, in dem das den Anker bewegende Magnetfeld zur Wirkung kommt. Außerdem kann dieses Teilstück vorteilhaft zur Führung des "Ankers dienen,· denn durch seine Verbindung mit dem magnetisch leitfähigen Teilstück und seine Anordnung in dem anderen ilagnetpolschuh kann sichergestellt werden, daß die Längsbewegung des gesamten Ankers innerhalb der Magnetpolschuhe verkantungsfrei und ohne Störungen erfolgt. Wird eine Schraubenfeder verwendet, so kann, das magnetisch nichtleitende Teilstück des Ankers so ausgebildet sein, daß es eine die Schraubenfeder aufnehmende
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Kammer, bildet. Dadurch wird die ,Schraubenfeder fest umschlossen und eine weitere Präzisierung der Bewegung des gesamten Ankers innerhalb der Magnetspule erreicht.
Durch die besondere Ausführung und Anordnung des Ankers, der zwischen seinen beiden Endstellungen gewissermaßen schwebend gehalten ist, ergibt sich ein sehr schnelles Ansprechen des "Antriebs. Die Ansprechbewegung erfolgt praktisch vibrationsfrei, da der Anker auf seiner einen Seite durch die Feder gehalten ist. Das schnelle Ansprechen kann noch verbessert werden,1 wenn der den Anker zwischen den Magnetpolschuhen umgebende Raum -durch ein elektrisch leitfähiges Material ausge— füllt ist. Dieses Material bewirkt infolge der in ihm beim Einschalten der Magnetspule entstehenden Wirbelströme eine Konzentration des Magnetfeldes auf den Bereich des Ankers, wodurch eine erhöhte Kraftwirkung auf den Anker auftritt„ Eine weitere Maßnahme zum schnellen Aufbau des Magnetfeldes im Inneren der Magnetspule besteht darin, daß die Magnetspule durch einen ,Metallmantel umgeben ist, der in Längsrichtung der Magnetspule geschlitzt ist und mit magnetisch leitfähigen Spulenflanschen verbunden ist, welche ihn mit den Magnetpole schuhen verbinden. Der Metallmantel dient zur Rückführung des Magnetflusses über die Spulenflansche. Durch die Schlitzung in Längsrichtung der Magnetspule wird die Ausbildung von Wirbelströmen im Metallmantel verhindert, so daß eine durch Wirbelströme vorursachte Verzögerung im Aufbau des Magnetfeldes im Inneren der Spule vermieden wird.
Um eine Einstellung der Ruhestellung und der Arbeitsstellung des Ankersrinnerhalb der Magnetspule zu ermöglichen, kann die Nadel durch, einen Gewindestift hindurch in die Magnetspule eingeführt sein, der eine Einstellung des BewegungsbereiGhes des Ankers ermöglicht und als Gegenlager für die Feder dient. Bei der Einstellung des Gewindestiftes wird damit auch der Grad des Zusammendrückens der Feder eingestellt, so daß es -möglich ist, mit dieser Einstellung eine optimale Anpassung des Arbeits-
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hubes des Ankers an die verschiedenen, unterschiedlich dicken zu "beschreibenden Aufzeichnungsträger zu erzielen. Eine weitere· Einstellraöglichkeit ergibt sich, wenn als Dämpfungselement eine Dämpfungsscheibe vorgesehen ist, deren Lage durch einen an dem der Nadel abgewandten Ende der Magnetspule angeordneten Gewindestift einstellbar ist. Dadurch läßt sich eine Einstellung des Dämpfungselementes erzielen, die jegliche Reflexion beim Anschlagen des zurückgestoßenen Ankers.vermeidet. .. - ,
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 stehtο 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 anhand 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 im Inneren der Magnetspule 1 angeordnet sind und einander unter einem Abstand gegenüberstehen. In den Polschuhen 2 und 3 ist ein Anker 4, 4a geführt, dieser Anker besteht aus den beiden Teilstücken 4 und 4a. Das Teilstück 4 besteht aus einem magnetisch leit- · fähigen Material, das Teilstück 4a aus einem magnetisch nichtleitenden Material, beispielsweise aus Kunststoff. Die Nadel 5 ist mit ihrem Ende am Anker befestigt, sie ist durch das magnetisch nichtleitende Teilstück 4a hindurchgeführt„ Das Teilstück 4a ist in das magnetisch leitfähige Teilstück
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eingesetzt und mit ihm beispielsweise durch Kleben verbunden. Beim gleichen Fertigungsgang kann das Ende der Nadel 5 gleichfalls verklebt sein, wobei es gleichzeitig zwischen den beiden Teilstücken 4 und 4a im Inneren des Teilstücks 4 verklemmt sein kann.
Das Teilstück 4a ist zylindrisch ausgebildet und dient als Kammer zur Aufnahme einer Schraubenfeder 6, deren anderes Ende an einem Gewindestift 12 anschlägt. Der Gewindestift ist mit einem den Innendurchmesser der Schraubenfeder entsprechenden Yorsprung versehen, so daß die Schraubenfeder beim Zusammendrücken einerseits durch die Kammer des Ankerteilstücks 4a, andererseits durch den Vorsprung des Gewindestiftes 12 zylindrisch gehalten wird. Der Gewindestift 12 ist außerhalb ■ der Magnetspule mit einer Einstellmutter 17- versehen, die eine Einstellung der Lage des Gewindestiftes 12 im Inneren der Hagnetspule 1 ermöglicht. Durch eine solche Einstellung wird auch die Lage der Schraubenfeder 6 geändert, so daß der Arbeitshub des Ankers 4, 4a eingestellt werden kann.
Das magnetisch leitfähige Teilstück 4 des Ankers hat eine dem magnetisch nichtleitenden Teilstück 4a abgewandte Stirnfläche, die an einer Dämpfungsscheibe 7 anliegt. Die Dämpfungsscheibe 7 ist mit einer zentralen Öffnung 14 versehen. Sie liegt wiederum 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 eine Einstellung seines Bewegungsbereiches möglich. Der Gewindestift 13 ist mit einer zentralen Bohrung 15 versehen, die mit dem Außenraum des Antriebes in Verbindung steht und einen freien Austritt der durch die Rückführungsbewegung des Ankers 4, 4a komprimierten Luft ermöglicht.
Der den Anker zwischen den beiden Magnetpolschuhen 2 und 3 umgebende Raum ist durch ein elektrisch leitfähiges Material angefüllt. Hierzu kann beispielsweise ein hochleitfähiger
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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 Ansprechen des Antriebes gewährUeLstet ist. Ferner wird dadurch die Kraftwirkung des Magnetfeldes erhöht, so daß gegebenenfalls der zur Speisung des Antriebes 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,
Der zwischen den Polschuhen vorgesehene Ring 8 ermöglicht beim Zusammenbau des Antriebs eine einfache Zentrierung und Abstandserzeugnng zwischen den Polschuhen 2 und 3. Ferner bestimmt er die Lage des Ankers 4, 4a, so daß' dieser lediglich beim Zusammenbau des Antriebs in die Polschuhe 2 und 3 eingeschoben werden muß. Es ist jedoch auch ein gemeinsames Einschieben der Polschuhe und des Ankers in die Magnetspule denkbar. -
Wird die Magnetspule 1 eingeschaltet, so nimmt der Anker 4, 4a eine gegenüber der dargestellten. Lage abweichende Lage zwischen den beiden Polschuhen 2 und 3 einj wobei der magnetisch nichtleitende Teil 4a einerseits die Wirkung des Luftspaltes zwischen den beiden Poischuhen 2 und 3, andererseits die Wirkung eines Führungselementes hat, welches eine verkantungsfreie Bewegung des gesamten Ankers in Längsrichtung der Magnetspule gewährleistet.Durch die Bewegung des Ankers 4, 4a wird die Hadel 5 in ihrer Führung 1.6,■ die bis in den Gewindestift 12
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hinein verläuft, entgegen der Wirkung der Feder 6 verschoben. Wird die Hagnetspule 1 dann wieder ausgeschaltet, so nimmt der Anker 4, 4a wieder die dargestellte Ruhelage ein.
Die Gewindestifte 12 und 13 ermöglichen eine einfache Einstellung des Arbeitshubes bzw. der beiden Grenzstellungen des Ankers, 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 nicht leitend sein, um die Erzeugung von Wirbelströmen zu vermeiden, die den Aufbau des den Anker bewegenden Magnetfeldes verzögern können.
2 0 9 B S 3 / 0 1 ? B

Claims (9)

  1. Patentansprüche
    Ti, Elektromagnetischer Antrieb für die Nadel eines Nadeldruckers, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb einer zylindrischen Magnetspule (1) zwei zylindrische Magnetpolschuhe (2, 3) einander in Längsrichtung der Magnetspule (1) gegenüberstehend angeordnet sind, in deren Zylinderraum ein in Längsrichtung der Magnetspule (1) verschiebbarer, mit der Nadel (5) verbundener Anker (4,4a) | gelagert ist, der bei stromloser Magnetspule (1) durch' eine Feder (6) mit seinem der Nadel (5) abgewandten Ende gegen ein Dämpfungselement (7) gedrückt wird.
  2. 2. Antrieb nach i\nspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der /inker (4, 4a) aus einem magnetisch leitfähigen (4) und einem magnetisch nichtleitenden Teilstück (4a) besteht und daß jedes Teilstück (4, 4a) bei stromloser Magnetspule (1) innerhalb jeweils eines Magnetpolschuhes (2, 3) angeordnet isto
  3. 3. Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
    daß der den Anker (4, 4a) zwischen den Magnetpolschuhen | (2, 3) umgebende Raum durch ein elektrisch leitfähiges. Material (β) ausgefüllt ist.
  4. 4. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 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 Spulenflanschen (10, 11) verbunden ist, welche ihn mit den Magnetpolschuhen (2, 3) verbinden.
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  5. 5. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (6) eine Schraubenfeder ist.
  6. 6. Antrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetisch nichtleitende Teilstück (4a) des Ankers (4, 4a) eine die Schraubenfeder (6) aufnehmende Kammer bildet.
  7. 7. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadel (5) durch einen Gewindestift (12) hindurch in die Magnetspule (1) eingeführt ist, der eine Einstellung des Bewegungsbereiches des Ankers (4, 4a) ermöglicht und als GegsiLager für die 'Feder (6) dient.
  8. 8. Antrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Dämpfungselement (7) eine Dämpfungsseheibe vorgesehen ist, deren Lage durch einen an dem der !Tadel (5) abgewandten Ende der Hagnetspule (1) angeordneten Gewindestift (13) einstellbar ist.
  9. 9. Antrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet," daß die Dämpfungsscheibe (7) mit einer zentralen Öffnung (14) versehen ist, die über eine zentrale Bohrung (15) des sie haltenden Gewindestiftes (13) mit dem Außenraum des Antriebs in Verbindung steht.
    • 2.0 9 8 8 3/01 26
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