DE2346562A1

DE2346562A1 - Elektromagnetische antriebsvorrichtung zum antrieb eines hin und her bewegbaren maschinenelementes

Info

Publication number: DE2346562A1
Application number: DE19732346562
Authority: DE
Inventors: Joseph Edmund Lisinski
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1972-09-29
Filing date: 1973-09-15
Publication date: 1974-04-11
Also published as: GB1391760A; JPS4973029A; IT989307B; US3754199A

Description

__Λ Böblingen, den 12. September 1973

Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, W.Y. 10504

Amtl. Aktenzeichen: Neuanmeldung

Aktenzeichen der Anmelderin: BC 972 003

Elektromagnetische Antriebsvorrichtung zum Antrieb eines hin und her bewegbaren Maschinenelementes

Die Erfindung geht von einer im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art aus.

Druckhammer und Lochstempel werden elektromagnetisch auf die manigfaltigsten Weisen angetrieben. Diese Vorrichtungen (z.B. USA Patentschrift 3 459 126) machen von der magnetostriktiven Wirkung Gebrauch, um mechanische Verschiebungen zu erzeugen, die für den Antrieb von Druckhämmern und anderen Kontrollvorrichtungen erforderlich sind. So ist es bekannt, für den Antrieb einer Kontrollvorrichtung einen Elektromagneten zu erregen oder einen Arm anzutreiben, der die Kontrollvorrichtung.betätigt. Andere bekannte Arten von Betätigungsvorrichtungen verwenden Permanentmagnete mit einer Erregerwicklung, die aberregt ist, um dem Magneten einen offenen Flug zur mechanischen Betätigung zu erlauben. Ein Beispiel einer elektromechanischen Betätigungsvorrichtung die eine Haltewicklung aufweist und eine zu betätigende Abwurfwicklung ist durch die USA-Patentschrift 3 449 639 bekannt. Eine dieser Vorrichtung ähnelnde Vorrichtung ist durch die USA-Patentschrift 3 6 59 238 bekannt, bei der die Haltewicklung durch einen Permanentmagneten ersetzt ist. Diese beiden Vorrichtungen sind ziemlich aufwendiger Art.

Moderne Druckvorrichtungen enthalten eine Anzahl von Druckelemen-

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ten in einem Druckkopf, der so klein wie möglich sein soll. Die Größe eines Druckelementes ist im wesentlichen abhängig von der Größe der Magnetwicklung, die für die Erregung des Magneten erforderlich ist. Jegliche'Verringerung der Größe der Magnetwicklung hat niedrigere Antriebskräfte zur Folge. Jedoch eine Verminderung der von dem Magneten erzeugten Antriebskraft erfordert auch einen relativ kleinen Luftspalt im magnetischen Fluß/ so daß der Magnet mit einer niedrigeren Kraft das zu bewegende Glied antreiben kann. Das Problem, das bei Verkleinerung des Luftspaltes auftritt, liegt in einer Verkleinerung des erzeugbaren mechanischen Weges. Somit ist es für eine Verkleinerung der Luftspaltgröße zum Zwecke des Erfordernisses einer kleineren Magnetwicklung erforderlich, daß das Druckelement die Geschwindigkeit verstärkt, die auftritt, wenn der Luftspalt geschlossen ist. Die bekannten Antriebsvorr.ich tunken verstärken nicht diese Bewegung und erfordern deshalb eine ausreichende Luftspaltgröße und somit eine größere Wicklung, um eine ausreichende Geschwindigkeit an der Druckposition zu erzeugen.

Es ist die Aufgabe der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung, eine elektromagnetische Antriebsvorrichtung für ein hin und her bewegbares Maschinenelement, vorzugsweise einen Druckhammer, zu schaffen, die durch Schließen eines kleinen Luftspaltes trotz Verkleinerung der Magnetwicklung eine höhere Geschwindigkeit und verstärkte Bewegung des Maschinenelementes erzeugt.

Weitere Merkmale der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen .

Einzelheiten der Erfindung sind nachstehend anhand von in den Fign. veranschaulichten Ausführungsbeispielen beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 ' ein Schema einer elektromagnetischen Antriebsvorrichtung,

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Fig. 2 eine Vorderansicht der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung ,

Fig. 3 das Prinzip für den Erhalt der Luftspaltvergehie-

bung,

Fig. 4 ein anderes Ausftihrungsbeispiel einer Antriebsvorrichtung in Form einer Vielfachausführung und

Fig. 5 einen Glasfaseraufbau einer in einer andern Aus

führungsform der Antriebsvorrichtung verwendbaren Feder.

Zwei flache Magnetkerne 2, 3 werden an einem Ende durch die Federklammer 4 zusammengehalten, die an den Kernen mittels der Schrauben 6 befestigt ist. Wenn eine seitliche Bewegung der Kerne eintritt, kann dies durch Verwendung zusätzlicher Mittel verhindert werden. Die Feder 8 ist an den Enden der beiden Kerne derart verankert, daß ein geringer Luftspalt 10 zwischen den beiden Magnetkernen entsteht. Eine Wicklung 12 ist entweder an dem einen oder beiden Magnetkernen angeordnet. Durch Anlegen eines Signales wird der Magnet erregt und der Luftspalt geschlossen. Der Druckhammer 14 ist in der Längsmitte der Feder 8 befestigt und verursacht ein Drucken aufgrund der Betätigung der Feder, wenn die beiden Magnetkerne gegeneinander bewegt werden und den Luftspalt schließen. Es ist klar, daß der Druckhammer durch Drähte, Lochstempel, Schalter, Stangen usw. ersetzbar ist, so daß die vorliegende Antriebsvorrichtung für die verschiedensten Zwecke einsetzbar ist.

Eine andere Ausfuhrungsform einer Betätigungsvorrichtung, die auf dem gleichen Grundprinzip beruht, ist als Mehrfachausführung für eine Druckereinheit in Fig. 4 dargestellt. Der Druckkopf 18 enthält acht Betätigungsvorrichtungen mit einer Teilung in horizontaler Richtung von 2,54 mm und in vertikaler Richtung von 0,4 mm gegenüber den Druckpositionen. Dieser Druckkopf 18 wird entlang der Schreibwalze 20 bewegt und erzeugt Zeichen in Form eines

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Punktrasters durch die Druckdrähte 22. Die Zeichenhöhe beträgt in dieser Ausführung etwa 8 Punkthöhen. Da die Betätigungsvorrichtungen in vertikaler Richtung gegeneinander versetzbar sind, erfolgt der Druck nicht genau auf der Mittellinie der Schreibwalze. Dies stellt jedoch in der Praxis kein Problem dar, wenn die vertikale Teilung so klein wie im vorliegenden Fall ist. Wenn diese Teilung jedoch größer ist, muß eine weniger gekrümmte Schreibwalze verwendet werden. Ein Matrixdrucker kann aus einer oder mehreren dieser Druckeinheiten zusammengesetzt werden. Wenn mehr als eine dieser Druckeinheiten Verwendung findet, hat der Druckkopf sich nur über acht Druckspalten hinweg entlang der Schreibwalze zu bewegen. Dies würde eine größere Druckleistung ergeben, jedoch der Aufwand ist umgekehrt proportional. Die mit der vorliegenden Antriebsvorrichtung erzielbare hohe Geschwindigkeit ist für Matrixdrucker sehr vorteilhaft. Die Betätigungsvorrichtung nach Fig, 4 besitzt die beiden Wicklungen 23, 24, je eine auf einem Magneten, wobei die Magnete so aufgebaut sind, um den Zusammenbau der Wicklung und der-Magnete einfach zu gestalten. Der Hauptgrund für die Verwendung zweier Wicklungen statt einer ist darin zu sehen, daß zwei Wicklungen dünner hergestellt werden können und für den gleichen Stromwert geeignet sind, wie eine größere Wicklung. Außerdem ergibt die Verwendung der beiden Wicklungen eine bessere magnetische Flußverteilung. Die an dem Magneten befestigte Federklammer 25 erstreckt sich von den Magneten 6 weg, so daß die Schwenkpunkte der Federklammern in der Achse 26 zu sehen sind. Diese Achse 26 trägt alle Betätigungsvorrichtungen. Durch eine derartig geformte Federklammer ist der Schwenkpunkt der Betätigungsvorrichtungen von den Magneten entfernt und der Luftspalt zwischen den Magneten ist deshalb über die Länge der Magneten gesehen gleichförmiger. Der Stoßdämpfer 28 verhütet ein Vibrieren der Feder 30, wenn dieselbe aus ihrer Betätigungsstellung beim Öffnungen des Luftspaltes in ihre Ausgangsstellung zurückkehrt. Die Wicklungen der Magnete erhalten ihre Steuersignale aus der Datenverarbeitungseinheit 31.

Die Druckdrähte 22 können vertikal angeordnet werden durch Drehung des Druckkopfes 18 um 90° und Entfernung der O,4 mm Verschiebung.

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— D ~ .

Mit derart angeordneten Druckdrähten in einer geraden Vertikalen ist der Druckkopf als Serialmatrixdrucker verwendbar.

Di« Ausführungsform nach Fig. 5 zeigt eine aus Glasfaser aufgebaute Feder und Rahmen 32. In diesem Falle ist die Federklammer für das ■ Schwenken der beiden Magneten und die Feder aus einem Stück aus Glasfaser hergestellt.

Ein elektrischer Impuls kurzer Dauer erregt die Wicklung, die ein Gegeneinanderbewegen der Magnetkerne verursacht. Wie in Fig. 1 gezeigt, wird die feder 8 beim Gegeneinanderbewegen der Magnetkerne nach außen gebogen, wodurch die Enden der Feder sich einander nähern. Die Feder wird hierbei mit einer hohen Geschwindigkeit, in die gestrichelt eingezeichnete Lage gebogen, was über das Schließen des Luftspaltes hinaus eine Verstärkung der Bewegung an der Druckposition hervorruft.

Das Verhältnis zwischen der Verschiebung der Feder «um Luftspalt zwischen den beiden Magnetkernen ist in Fig. 3 dargestellt. Der Punkt 0 stellt den Schwenkpunkt der beiden Magnetkerne dar und die Strecke CE ist die Differenz zwischen dem Sinus und Tangens des Winkels a, da OB und OE Radien des gleichen Kreises sind. Dies ist eine Annäherung der Federverschiebung. Der Luftspalt zwischen den Magnetkernen ist die Entfernung zwischen der Länge der Seite BC und der Hypotenuse BE. In der Praxis verbiegt sich die Feder leicht, was erfordert, daß die Sehne des Bogens statt der Hypotenuse für die Berechnung verwendet wird. Jedoch ist diese Entfernung unwesentlich.

Aus Fig. 2 ist klar ersichtlich, daß die Breite der Antriebsvorrichtung bestimmt wird durch die Größe der Wicklung 12.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Elektromagnetische Vorrichtung zum Antrieb eines hin und her bewegbaren. Maschinenelementes, dadurch gekennzeichnet, daß durch Punktberührung der Enden zweier flacher Magnetkerne (2, 3) ein Schwenklager für die letzteren entsteht, das durch Einspannen einer Bogenfeder (8) zwischen die anderen Enden der beiden Magnetkerne (2, 3) ein vom Schwenklager aus sich vergrößernder Luftspalt (10) entsteht, daß an der Bogenfeder (8) das zu betätigende Maschinenelement (14) befestigt ist und daß mindestens um einen der Magnetkerne (2, 3) eine Erregerwicklung (12) gelegt ist.
2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Punktberührung eine die beiden Magnetkerne (2, 3) an ihren einen Enden umfassende Federklammer (4) vorgesehen ist.
3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetkerne (2, 3) an ihren das Schwenklager nicht bildenden Enden eine schwach konvexe Fläche bilden, die als Anschlagsfläche für eine Blattfeder (8) in ihrer Ausgangslage dient.
4. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Bogenfeder (8) für ihr Bewegen zurück in die Ausgangslage ein Stoßdämpfer (28) befestigt ist.
5. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Magnetkernpaare (2, 3) in eim;r parallel zur Druckzeile verlaufenden Reihe nebeneinander angeordnet sind, daß die Federklammern (25) eines jeden Magnetkernpaares (2, 3) an einer gemeinsamen Achse (26) gelagert sind, die von den Magnetkernen (2, 3) beabstandet und parallel zur Druckzeile angeordnet ist.

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6. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federklamitier und die Bogenfeder ein einziger, aus Glasfaser bestehender Rahmen (32) bildet und daß an dessen einen Schmalseite Kerben zur Bildung des Schwenklagers angeordnet sind und dessen andere Schmalseite bogenfederartig ausgebildet ist und daß an den die Längsseite des Rahmens bildenden Parallelschenkeln die beiden Magnetkerne (2, 3) befestigt sind.

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