DE2622447C3

DE2622447C3 - Linearmotor-Schreibeinrichtung für Kompensationsschreiber

Info

Publication number: DE2622447C3
Application number: DE19762622447
Authority: DE
Inventors: Friedrich Ing.(Grad.) 8505 Roethenbach Puschban; Manfred 8500 Nuernberg Szyszka
Original assignee: Metrawatt 8500 Nuernberg GmbH
Current assignee: Metrawatt 8500 Nuernberg GmbH
Priority date: 1976-05-20
Filing date: 1976-05-20
Publication date: 1979-01-04
Also published as: DE2622447A1; DE2622447B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine LinearmotorSchreibeinrichtung für Kompensationsschreiber gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Mit dem Vordringen der Halbleitertechnik werden in zunehmendem Maße die Meßwerkschreiber durch elektronische ICompensationsschreiber verdrängt. Ein Verstärker vergleicht hierbei die zu messende Spannung mit der am Schleifer eines Meßpotentiometers anliegenden Vergleichs-Spannung und bewegt bei Abweichungen den Schleifer mit Hilfe eines Stellmotors solange, bis wieder Gleichgewicht herrscht Kompensationsschreiber haben gegenüber Meßwerkschreibern den Vorteil, daß sie robuste, unempfindliche Stellmotoren mit hohem Drehmoment verwenden und die Meßempfindlichkeit und Genauigkeit fast ausschließlich durch den Verstärker und den Stellungsgeber (z. B. Potentiometer) bestimmt wird.

Darüber hinaus bieten solche Kompensationsschreiber, deren Stellmotor als Linearmotor ausgeführt ist, den Vorteil, daß alle Übertragungsmittel wie Geradführung, Seilscheiben, Umlenkrollen usw. entfallen können. Das einzige bewegte Teil des Linearmotors ist ein das Schreibelement tragender, von einer Spule angetriebener Schlitten, dessen geradlinige Bewegung quer zur Registrierstreifen-Vorschubrichtung verlaufen.

Es ist bekannt, Linearmotor-Schreibeinrichtungen so aufzubauen, daß die von einem Schlitten geführte Antriebsspule einen stabförmigen Weicheisenkern umschlingt und dabei in einem Luftspalt gleitet, den der Weicheisenkern zusammen mit eirer aus Jochteilen und Permanentmagnet bestehenden Magnetanordnung bildet. Der für den magnetischen Rückschluß sorgende Weicheisenkern kann dabei mit einem oder mit zwei symmetrisch angeordneten Permanentmagneten zusammenwirken.

In dem Luftspalt wird ein nahezu homogenes Magnetfeld mit der Induktion Bl erzeugt, das auf die Antriebsspule mit der Windungszahl w und der im Magnetfeld befindlichen Leiterlänge / bei einem Strom / eine Kraft Fausüot (F ■ Bi ■ I ■ I ■ w). Wie die Formel zeigt, ist die auf die Antriebspule wirkende Kraft F um so größer, je höher die Luftspaltinduktion Bi ist und um so breiter der Luftspalt ist, in dem sich die Leiter der Antriebsspule befinden.

Fine hohe Induktion bedingt einen kräftigen Permanentmagneten, und entsprechend dicke Weicheisenteile, für den magnetischen Rückschluß. Dadurch wird jedoch die LinearmotorSchreibeinrichtung, zu der ja auch noch das Schreibelement und der Stellungsgeber gehören, voluminös und schwer. Gerade bei modernen elektronischen Schreibern ist man aber bemüht, auch die mechanischen Teile möglichst räumsparend aufzubauen. Hinzu kommt, daß bei einem Mehrkanal-Schreiber die Bauhöhe der Schreibeinrichtung besonders klein gehalten werden muß. Nur so lassen sich die einzelnen Schreibeinrichtungen mit geringem konstruktiven Aufbau und mit vertretbarem Platzbedarf übereinander anordnen.

Es ist bekannt, einen quaderförmigen Permanent-

magneten so mit Weicheisenteilen zu umgeben, daß sich diese an seine Schmalseiten anschließen, wobei auch die Magnetpole an zwei sich gegenüberliegenden Schmalseiten ausgebildet sind (Prospektblatt von Esterline Angus Nr.SS2P (1171) 20M). Der zwischen dem Magnetpol bzw. seinem Polschuh und dem von der Antriebsspule umschlungenen Weicheisenkern ausgebildete Luftspalt, hat nur eine geringe Breite. Damit trotz dieser geringen Luftspaltbreite, die ja wegen der angestrebten geringen Bauhöhe nicht beliebig vergrößert werden kann, eine ausreichende Antriebskraft erzielt wird, muß die Induktion erhöht werden. Eine Erhöhung der Induktion kann wiederum nur durch Vergrößern der Bauhöh* oder Baubreite der Magnetanordnung erzielt werden.

Eine Vergrößerung der Bauhöhe führt zu Einschränkungen bei Mehrkanal-Schreibern; es können z. B. dann nur zwt-i Linearmotor-Schreibeinrichtungen übereinander angeordnet werden. Die Vergrößerung der Baubreite der Magnetanordnung beeinträchtigt den übrigen Aufbau des Schreibers, da hierdurch eine zu große Fläche abgedeckt und der dahinterlie^nde Raum schwer zugänglich gemacht wird.

Bei einem anderen bekannten Linearmotor ist die Gesamt-Luftspaltbreite dadurch vergrößert, daß sich die Antriebsspule in zwei Luftspalten bewegt. Diese werden beidseitig des von der Antriebsspule umschlungenen Weicheisenkerns durch zwei sich gegenüberliegende Permanentmagnete gebildet. Der hierdurch enstehende Aufbau mit dem zugehörigen Rückschluß so erreicht aber wiederum eine relativ große Bauhöhe und ist zudem recht aufwendig.

Ähnlich liegen die Verhältnisse auch bei allen bekannten Linearmotoren, die den Luftspalt dadurch zu vergrößern suchen, daß sie den von der Antriebsspule r> umschlungenen Weicheisenkern als runden Stab ausbilden und den Permanentmagnet so anpassen, daß er den Weicheisenkern mehr oder weniger umschließt (etz-b Band 27 (1975 H. 18 S. 485-487).

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Linearmotor- -tu Schreibeinrichtung für Kompensationsschreiber zu schaffen, die insgesamt wenig Raum beansprucht, sich bei einem Einbau in Mehrkanal-Schreiber gut stapeln läßt und bezüglich der Antriebskraft bekannten Schreibeinrichtungen nicht nachsteht. Diese Aufgabe wird bei einer Linearmotor-Scheibeinrichtung der eingangs genannten Art durch die in Anspruch '■ gekennzeichneten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprürhen genannt. v>

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnunjen dargestellt und wird im folgenden beschrieben Es zeigt

F i g. 1 die Linearmotor-Schreibeinrichtung in Perspektive, r.

Fig. 2 die Linearmotor-Schreibeinrichtung ebenfalls in Perspektive aber aus anderer Sicht

Fig. 3 den Vorderteil eines Mehrkanal-Schreibers mit 5 Linearmotor Schreibeinnchtungeii.

Die Fig. I läßt die gesamte I.inearmotor-Schreibein- wi richtung erkennen. Diese besteht aus einer Magnetanordnung I₁ einem Schlitten 2, einem Stellungsgeber 3 und einem Schreibelement 4. Ein Weicheisenkern la und ein Permanentmagnet \b bilden einen Luftspalt Ic, während ein Joch ldffiit den beiden Jochschenkeln le, if »> zusammen mit dem Weicheisenkern la für den Rückschluß sorgt,

Wie man der Fig.2 entnehmen kann, gleitet der Schlitten 2 auf Führungsschienen 5, 6. Seine Bewegung wird durch eine mit ihm verbundene Antriebsspule 7 ausgelöst Die Stromzuführung zur Antriebsspule erfolgt über Spiralfedern 8, 9, die um eine Führungsschiene gewickelt sind. Die Gleitlager des Schlittens 2 liegen in den beidseitig der Magnetanordnung 1 angeordneten Seitenteilen 2b, 2c des U-förmig gestalteten Schlittens 2. Ober das Seitenteil Ib sind außerdem ein Stellungsgeberelement 3a und über das Seitenteil 2c ein Schreibelement 4 mit dem Schlitten 2 verbunden. Der zum Kompensationskreis des Schreibers gehörende Stellungsgeber 3 besteht aus einem als Stellungsgeberelement wirkenden Ferritkern 3a, einer Primärspule 3b und einer Sekundärspule 3c.

Das Schreibelement 4 steckt in einem schubkastenartigen Halter 10 und vereinigt einen Tintenvorratsbehälter 4a, der einen Filzschreiber 4b und einen Zeiger 4c, der sich vor einer Skalenscheibe 11 bewegt

Besonders bemerkenswert bei der erfindungsgemäßen Linearmotor-Schreibeinrichtung ist ihre geringe Bauhöhe bei gleichzeitig geringen Gesamtvolumen. Die Abmessungen eines Linearmotor werden im wesentlichen durch den Permanentmagneten (ggf. mit Polschuh), den von der Antriebsspule umschl-mgenen Weicheisenkern und das zum magnetischen Rückschluß gehö;.ge [och bestimmt. Da diese Teile unter Einbeziehung des Luftspaltes in Schichten über- bzw. nebeneinander angeordnet werden müssen, ergibt sich zwangsläufig eine beachtliche Schicht- bzw. Bauhöhe.

Bei bekannten Linearmotor-Schreibeinrichtungen kommt hinzu, daß bevorzugt Alnico-Permanentmagneten verwendet werden. Mit diesen Magneten wird nur dann eine hohe Induktion erzielt, wenn die Polenden einen entsprechend großen Abstand zueinander haben. Die Polenden eines quaderförmigen Alnico-Permanentmagneten liegen deshalb vorzugsweise an seinen Schmalseiten, an die sich auch die zum Rückschluß gehörigen Teile anschließen, im Bereich der Schmalseiten liegt dann auch der ebenso schmale Luftspalt.

Demgegenüber wird bei der erfindungsgemäßen Linearmotor-Schreibeinrichtung ein keramischer Permanentmagnet verwendet, bei dem bereits bei geringem Polabstand eine hohe Induktion erreicht wird. Sowohl der Permanentmagnet wie auch der Weicheisenkern und das Joch sind sehr flache, aber dafür breite Stäbe mit rechteckigem Querschnitt und einer Länge, die etwas über die Schreibbreite des jeweiligen Schreibers liegt. Da die Stäbe mit ihrer Breitseite den Luftspalt bilden, wird auch dieser entsprechend breit.

Obwohl die Breite des Luftspaltes lcgrößer ist als die Bauhöhe der Mag ietanordnung 1, sogar dann, wenn der die Magnetanordnung überspannende Schlitten 2 mit Antriebsspule 7 zur bauhöhe hinzugerechnet wird, ist sie andererseits wesentlich kleiner als die Länge der Magnetanordnung. Dadurch wird es möglich, das Stellungsgeberelement 3a auf der einen Schmalseite der Magnetanordnung und das Schreibelement 4 auf aer anderen Schmalseite so am Schlitten anzuordnen, so daß diese Bau»eile beim Stapeln der Linearmotor Schreibeinrichtung in Mehrkanal-Schreibern die Ge samt-Bauhöhe nicht vergrößern. Durch die beidseitige Anordnung der vom Schlitten 2 zu tragenden Teile 3a, 4 ergibt sich auch eine gleichmäßige Belastung des Schlittens und der Führungsschiene 5, 6. Der Schwerpunkt fällt etwa ir die Mitte der Antriebsspule 7, so daß sich günstige Antriebsverhältnisse ergeben.

Der induktive Stellungsgeber 3 arbeitet kontaktlos und damit Störunge- und verschleißfrei. Das Schreibele-

ment 4 ist bequem austauschbar, da es in einem schubkaslp.narligen Halter tO steckt, aus dem es herausgezogen werden kann. In Fig.3 sind drei Linearmotor-Schreibeinrichtungen mit ihren Breitseiten in einem Schreiber übereinander angeordnet, zwischen den Skalenscheibert 11 Verbleibt dabei nur ein geringer Abstand. Damit die Schreibelemente 4 trotzdem bequem aus dem Halter 10 gezogen werden können, sind die Skalenscheiben 11 Um Drehpunkte 12 nach oben schwenkbar und geben dadurch die dahinlerliegenden Schreibelemente 4 frei. Ebenso sind auch die Halter 10 der Schreibelemente 4 im Drehpunkt 14 schwenkbar gelagert. Sie können dadurch ebenfalls nach oben geschwenkt werden und behindern so den Austausch darunterliegender Schreibelemente nicht. Die Schreibeinrichtung ist also nicht nur sehr raumsparend sondern auch sehr servicefreundlich aufgebaut.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Linearmotor-Schreibeinrichtung für Kompensationsschreiber, bei der ein auf Führungsschienen gleitender Schlitten eine Antriebsspule trägt, die einen als Stab geformten allseitig rechteckigen Weicheisenkern umschlingt und mit einer Wicklungsseite in einem Luftspalt gleitet, den der zum magnetischen Rückschluß gehörende Weicheisenkern mit einem Permanentmagnet bildet und weiterhin der quer zur Vorschubrichtung des Registrierstreifens gleitende Schlitten noch ein Schreibelement und ein dem Kompensationskreis des Schreibers zugehöriges Stellungsgeberelement trägt, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen den Breitseiten des stabförmigen Weicheisenkerns (Xa) und des ebenfalls stabförmigen Permanentmagneten (IZj^ ausgebildete Luftspalt (ic) in Form und Abmessungen etwa dem Weicheisenkern (Xs) entspricht, wobei dieser mit einem stabförmigen Joch (Xd)und 7we> Jochschenkeln (Ie. \f) eine den Permanentmagnet (Xd) umschließende Magnetanordnung (1) bildet, deren durch die Schmalseiten der Stäbe (la, Xb, Xd) und des Luftspaltes (Xc) sich ergebende Gesamtbauhöhe kleiner ist, als die Breite des Luftspaltes (Ic·; und diese wiederum kleiner ist, als seine Länge und daß der Schlitten (2) die Magnetanordnung (1) auf ihrer Breitseile überspannt.

2. Linearmotor-Schreibeinrichtung nach Ansprach 1, dr.durch gekennzeichnet, daß der Schlitten (2) U-förmig gestaltet ist, wobei der mittlere Teil (2a) die Antriebsspule (V) aufn.mmt und die beiden Seitenteile (2b, 2eJGleitlager tragen, mit deren Hilfe der Schlitten (2) auf Führungsschienen (5, 6) gleitet, " die im Bereich der beiden Schmalseiten der Magnetanordnung (1) angeordnet sind.

3. Linearmotor-Schreibeinrichtung nach Anspruch I oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß an einem Seitenteil (2b) des Schlittens (2) das ·»" Schreibelement (4) und am anderen Seitenteil (2c) das Stellungsgeberelement ßa) befestigt ist und der Stellungsgeber (3) die Schmalseite der Magnetanordnung nicht überragt.

4. Linearmotor-Schreibeinrichtung nach einem ■·■> der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß das Stellungsgeberelement (3a) ein Ferritkern ist, der zwischen einer mit Wechselstrom gespeisten Primärwicklung (Ib) und mindestens einer Sekundärwicklung (3cVbeweglich angeordnet ist. >"

5. Linearmotor-Schreibeinrichtung nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schreibelement (4) ein Filzschreiber (4b) mit Vorratsbehälter (4a) ist, der in einem schubkastenartigen, mit dem Schlitten (2) verbundenen Halter (10) « eingesteckt ist.

b. Linearmotor Schreibeinrichtung nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der Vorderseite des Vorratsbehälters (4a) eine /eigerspit^e (4c) ausgebildet ist, die entsprechend ^h" den Bewegungen des Schlittens (2) vor einer Skalenscheibe (11) gleitet.

7. LinearmotorSchreibeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Skalenscheibe (11) wie auch der Halter ^h<i (10) in dem Schreiber nach außen schwenkbar gelagert sind.

8. Linearmotor-Schreibeinrichtung nach einem

der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere der aus Linearmotor (1, 2), Stellungsgeber (3) und Registrierelement (44) bestehenden Schreibeinheiten in einem Schreiber mit ihren Breitseiten aneinandergereiht sind.