DE2839025A1

DE2839025A1 - Linearantrieb fuer drucker

Info

Publication number: DE2839025A1
Application number: DE19782839025
Authority: DE
Inventors: Dan W Matthias; Richard D Thornton
Original assignee: Exxon Research and Engineering Co
Current assignee: ExxonMobil Technology and Engineering Co
Priority date: 1977-09-14
Filing date: 1978-09-07
Publication date: 1979-03-22
Also published as: AU3890478A; GB1604268A; BE870341A; CH639786A5; AU517849B2; US4149808A; MX4184E; IT7827632A0; FR2403197A1; NL7809385A; BR7805978A; JPS5453016A; IT1098628B; CA1115808A

Description

PATENTANWÄLTE DR. KARL TH. HEGEL ■ DIPL.-ING. KLAUS DICKEL

GROSSE BERGSTRASSE 223 2000 HAMBURG 50 JULIUS-KRE1S-STRASSE 33 TiOOO MÜNCHEN 60

POSTFACH 500662 TELEFON (0 40) 39 62 95 TELEFON (0 89) 88 5210

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Telegramm-Adresse: Deollnerpatent München

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Ihr Zeidien: Unser Zeichen: 8000 MünAen, den

H 2884

Exxon Research And Engineering Company P. O. Box 55
Linden, N.-J. 07036
V. St. A.

Linearantrieb für Drucker

909812/0875

Postscheckkonto: Hamburg 291220-205 · Bank: Dresdner Bank AG. Hamburg, Kto.-Nr. 3813897

Beschreibung :

Die Erfindung betrifft einen Linearantrieb für Drucker zur übertragung von Zeichen auf einen Schriftträger mit einer Anschlagwalze zur Halterung des Schriftträgers, einer Einrichtung zur Übertragung der Zeichen auf den Schriftträger sowie einer Antriebseinrichtung zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen dem Schriftträger und der Übertragungseinrichtung. Derartige Hochleistungsdrucker werden beispielsweise für Schreibmaschinen eingesetzt, die aus einem Speicher gespeist werden.

Es ist bekannt, zum Betrieb von Reihenaufschlagdruckern Linearschrittmotoren mit variabler Reluktanz einzusetzen. So beschreibt beispielsweise die US-PS 3 867 676 einen Linearschrittmotor mit variabler Reluktanz für den Einsatz in einem Drucker. Normalerweise besitzen diese Linearschritt-

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motoren jedoch ein unerwünscht niedriges Kraft-Zu-Masse-Verhältnis. Dieses niedrig Kraft-Zu-Masse-Verhältnis kann zu einer Reihe von Nachteilen führen.

Ein solcher Negativfaktor ist das Gesamtgewicht oder die Masse des sich bewegenden Teiles selbst. So besitzt beispielsweise die Ausführungsform gemäß Fig. 1 des oben erwähnten Patentes eine beträchtliche Menge an magnetischem Material in dem passiven magnetischen Teil 1, welcher maßgeblich zur Gesamtmasse des sich bewegenden Teils beiträgt. Wenn der Teil 1 als sich bewegender Läufer fungiert, ist das Kraft-Zu-Masse-Verhältnis unerwünscht niedrig. Das gleiche gilt hinsichtlich der US-PS 3 292 065. Diesbezüglich ist festzustellen, daß bei beiden genannten Patentschriften die passiven Elemente eine wesentlich größere Länge besitzen, als die aktiven Statorelemente. Es zeigt sich, daß der lange Teil der Masse des passiven Elementes, welcher sich über den Stator hinaus erstreckt, keinen Einfluß auf die zu erzeugende verwertbare Kraft besitzt. Außerdem besitzen die Elemente bei den Einrichtungen nach beiden Patentschriften einen relativ dicken Querschnitt auch zwischen den Zähnen oder den Unterbrechungen der passiven Elemente. Dem entsprechend kann sich ein ziemlich unbegrenzter magnetischer Längsfluß durch das magnetische Material des passiven Elementes für Verluste

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bilden, wodurch das Kraft-Zu-Masse-Verhältnis für den Käufer des Motors verringert wird. Beide Patentschriften widmen offensichtlich der Maximierung des Kraft-Zu-Masse-Verhältnisses durch die Herabsetzung des Streuverlustes kei"e Beachtung. In diesem Zusammenhang ist herauszustellen, daß der Motor gemäß Fig. 9 der US-PS 3 867 676, der den minimalen Längsstreuverlust als Ergebnis von Unterbrechungen zwischen den Zähnen des Läufers erzielt, die sich senkrecht oder quer zur Bewegungsrichtung des Läufers erstrecken, sich nicht durch ein optimiertes Kraft-Zu-Masse-Verhältnis auszeichnet. Vielmehr ist das Kraft-Zu-Masse-Verhältnis das Ergebnis eines einzelnen Zahns pro Statorpol wie auch eines Läufers, von welchem sich ein wesentlicher Teil über den Statoraufbau hinaus erstreckt und damit keine Kraft erzeugt.

Auch die US-PS 3 162 796 beschreibt einen Linearschrittmotor mit variabler Reluktanz, ohne daß hierbei ein Interesse gezeigt wird an der Erzielung eines hohen Kraft-Zu-Masse-Ver-. hältnisses. Bei allen Ausführungsformen dieser Patentschrift ist ein einzelner Zahn pro Statorpol vorgesehen und der Läufer erstreckt sich über den Statoraufbau hinaus, wodurch ein geringes Kraft-Zu-Masse-Verhältnis erzeugt wird. Bei nahezu allen Ausführungsformen gemäß dieser Patentschrift reicht

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kein Statoraufbau in das Innere des zylindrischen Läufers hinein und die minimale Dicke des Läufers ist nahezu ebenso groß wie die maximale Dicke, so daß ein Rückfluß längs durch den Läufer ermöglicht wird, welcher notwendigerwexse das Kraft-Zu-Masse-Verhältnis verringtert. Die Ausführungsform gemäß den Fig. 14 und 14 beschreibt den Einsatz eines inneren Statoraufbaus, welcher zu einer "Verminderung des Gewichts" des Läufers führen soll, obwohl kein Vorschlag gebracht wird, wie das Kraft-Zu-Masse-Verhältnis erhöht werden soll und die Form der Zähne, die jegliche wirkungsvolle Krafterzeugung durch den äußeren Statoraufbau gemäß Fig. 14 ausschließen, und der innere Statoraufbau gemäß Fig. 14 lassen auf ein niedriges Kraft-Zu-Masse-Verhältnis schließen. In Zusammenhang mit Fig. 15 wird der Vorschlag gebracht, daß der Teil des Läufers zwischen den Zähnen auch ein nicht magnetisierbares Material einschließen kann. Es läßt sich jedoch hier kein Vorschlag finden, daß das nicht magnetisierbare Material gewählt wird, um die Längsflußverluste zu begrenzen und der Vorschlag, daß als Material "austenitischer Bohrstahl" sein soll, legt eine weitere Verringerung des Kraft-Zu-Masse-Verhältnisses nahe.

Ein Aufsatz mit dem Titel "Characteristics of a Synchronous Inductor Motor", Snowdon and Madsen, Trans. AIEE, Band 8, Seiten 1 bis 5, März 1962, beschreibt einen Schrittmotor mit

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einem Rotor, der auf den Luftspalt des Stators begrenzt ist. Das Kraft-Zu-Masse-Verhältnis ist jedoch relativ klein, da der Rotor als Rückweg für den magnetischen Längsfluß hinsichtlich eines einseitigen Stators wirkt. Um diesen Rückweg für den Längsfluß darzustellen, ist die minimale Dicke des Rotos zwischen den Zähnen des Rotors verhältnismäßig groß, relativ zu der maximalen Dicke des Rotors im Bereich der Zähne. Ein Aufsatz mit dem Titel "A Self-Oscillating Induction Motor for Shuttle Propulsion", Liathwaite an Lawrenson, Proc. IEE, Band 104, Teil A, Nr. 14, April 1957, schlägt vor, den Rotor von Snowdon und Madson abzuwinden. Der sich ergebende Läufer würde jedoch nach wie vor einen Rückweg für den Längsfluß für einen einzelnen Läufer darstellen. Dem entsprechend würde auch bei einer Abkürzung des Läufers, wie dies in einem Aufsatz mit dem Titel "Linear Induction Motors", Laithwaite, IEE, Papier Nr. 2433U, Dezember 1957, würde der Läufer nach wie vor ein relativ niedriges Kraft-Zu-Masse-Verhältnis besitzen und obwohl das Kraft-Zu-Masse-Verhältnis erhöht werden kann, indem man einen doppelseitigen Stator verwendet, wie er in Linear Induction Motors beschrieben wird, schränkt die Ausbildung des Läufers mit dem Längsflußverlust das Kraft-Zu-Masse-Verhältnis sehr stark ein.

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Wenn der magnetische Aufbau des Linearschrittmotors zu
einem niedrigen Kraft-Zu-Masse-Verhältnis führt, wie oben
beschrieben worden ist, kann die Kraft, die zum Betrieb
eines Hochleistungsdruckers erforderlich ist, nur erzielt
werden, indem man den Motor stärker belastet, was wiederum einestärkere Energiezufuhr bedingt. Wenn Raum, Kosten und Wärmeabfuhr einschränkende Faktoren in solchen Druckern
sind, führt eine verstärkte Energiezufuhr zu weiteren Problemen.

Neben den oben erwähnten Einschränkungen hinsichtlich des
Einsatzes von Linearschrittmotoren in Hochleistungsdrucker gibt es auch noch gewisse geometrische Aspekte, die bislang zu großen Schwierigkeiten führten. Schrittmotoren, bei
welchen das Kraft-Zu-Masse-Verhältnis erhöht wird, indem man einen Stator verwendet, der durch Wicklungen auf beiden Seiten des Stator/Stator-Luftspaltes erreicht wird, treten
Schwierigkeiten bei der Montage der Traglast an dem Läufer auf, der sich durch den Luftspalt bewegt. Wenn beispielsweise die Zeichenübertragungseinrichtung aus einem Reihenaufschlagdruckelement wie einem Typenrad besteht, auf dessen Umfang die Typen angeordnet sind und das von einem Rotationsmotor getrieben wird, erstreckt sich die Zeichenübertragungsein-

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richtung wesentlich über den Läufer und den Stator nach oben hinaus, was zu einer ungünstigen Schwerpunktlage führt.

In Kenntnis dieses Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Linearantrieb für Drucker der eingangs genannten Art zu schaffen, der die Nachteile der herkömmlichen Linearschrittmotoren behebt und sich für einen Einsatz in einem Hochleistungsdrucker eignet.

Gemäß der Erfindung umfaßt eine bevorzugte Ausführungsform einen Drucker mit einer Anschlagwalze zur Unterstützung eines Schriftträgers sowie eine Übertragungseinrichtung der Zeichen auf den Schriftträger. Ein Antrieb erzeugt eine Relativbewegung zwischen der Zeichenübertragungseinrichtung und dem Zeichenträger und besteht aus einem Linearschrittmotor mit einem Stator, der eine Anzahl von Polstellen besitzt. Jede der Polstellen trägt eine Anzahl von magnetischen Statorelementen auf sich gegenüber liegenden Seiten eines Luftspaltes, wobei nicht magnetisches Material in den Zwischenräumen zwischen den Vorsprüngen der magnetischen Statorelemente auf den sich gegenüber liegenden Seiten des Luftspaltes angeordnet ist. Den Statorelementen zugeordnete Wicklungen erzeugen einen Magnetfluß quer zu dem Luftspalt, wenn die Wicklungen erregt werden. Der Antrieb umfaßt außerdem einen Läufer, der in dem Luftspalt bewegbar angeordnet ist und einen

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Drucker trägt, um somit eine Relativbewegung zwischen dem Drucker und dem Zeichenträger zu schaffen.

Gemäß einem wesentlichen Merkmal der Erfindung ist die Gesamtlänge des Läufers relativ kurz, vergleichen mit der Länge des Stators, so daß im wesentlichen die gesamte Masse des Läufers bei der Krafterzeugung auf den Läufer wirkt, womit eine Hochleistung erzielt wird. Außerdem trägt der Läufer nicht magnetische Unterbrechungen aus nicht magnetischem Material, so daß jeder wesentliche Verlust des magnetischen Längsflusses eliminiert wird. Die nicht magnetischen Unterbrechungen können den Streuverlust auf weniger als 25 % des Gesamtflusses verringern und vorzugsweise auf weniger als 10 %. Diese magnetischen Unterbrechungen erzeugen eine minimale Dicke des magnetischen Materials in dem Läufer an den Unterbrechungen, die geringer ist als 25 % der maximalen Dicke des Läufers und vorzugsweise geringer als 15 %.

Gemäß einem anderen wesentlichen Merkmal der Erfindung umfaßt der Stator einen aktiven Teil, dem auf einer Seite des Luftspaltes Wicklungen zugeordnet sind, sowie einen passiven Teil, der auf der gegenüber liegenden Seite des Luftspaltes angeordnet ist und keine Wicklungen trägt. Die Zeichenübertragungseinrichtung liegt im Bereich unmittelbar angrenzend an den passiven Teil des Stators. Vorzugsweise besteht die

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Zeichenübertragungseinrichtung aus einem Aufschlagtypenrad, dessen Typen auf dem Umfang verteilt sind. Das Rad besitzt einen Teil,der sich entlang dem passiven Teil des Stators erstreckt, wobei dieser Teil dichter an dem Luftspalt liegt, als zumindest ein Teil des aktiven Teils des Stators.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt die Einrichtung zur Halterung des Schriftträgers eine im wesentlichen zylindrische Oberfläche. Sowohl der aktive Teil als auch der passive Teil des Stators befinden sich unterhalb und erstrecken sich im wesentlichen parallel zur Achse der zylindrischen Oberfläche, während die Zeichenübertragungseinrichtung oben auf dem Läufer befestigt ist. Die Zeichenübertragungseinrichtung umfaßt außerdem einen Rotationsmotor, der an dem Läufer befestigt und mit dem Typenrad verbunden ist, wobei die Achse des Motors einen Abstand von der obersten Oberfläche des passiven Teils im Bereich des Rades besitzt, der wesentlich geringer ist, als der Radius des Rades.

Außerdem sind gemäß einer bevorzugten Ausführungsform Lager vorgesehen, die mit dem Stator in Eingriff stehen und die Zeichenübertragungseinrichtung tragen und führen. Die Lager können aus Walzen bestehen, die den aktiven Teil wie auch den

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passiven Teil umfassen, wobei die in Eingriff befindliche Oberfläche des passiven Teils wesentlich dichter an dem Luftspalt liegt als die Führungsfläche des aktiven Teils. Vorzugsweise steht eine der Walzen mit einer Oberlfäche des passiven Teils in Eingriff, die von dem Luftspalt weg zeigt, während ein Teil des Typenrades dieser Fläche gegenüber liegt.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die beifügten Zeichnungen deutlich. Dabei zeigt im einzelnen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines

Druckers in der Form einer Schreibmaschine, die mit den erfindungsgemäßen Merkmalen versehen ist,

Fig. 2 die Draufsicht auf den Antrieb der Schreibmaschine gemäß Fig. 1 mit aufgeschnittenem Deckel,

Fig. 3 einen Schnitt durch die Anordnung gemäß

Fig. 2 entlang der Schnittlinie 3-3,

Fig. 4 die Sicht von unten auf den Antrieb der

Vorrichtung gemäß Fig. 1

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Fig. 5 eine Ansicht entsprechend der Linie 5-5

der Fig. 3,

Fig. 6 eine Ansicht von· der Linie 6-6 der Fig. 3,

und

Fig. 7 eine Darstellung einer Polstelle des in

den Fig. 1 bis 6 dargestellten Schrittmotors in einem größeren Maßstab.

Der in Fig. 1 dargestellte Hochgeschwindigkeitsreihenaufschlagdrucker in der Form einer Schreibmaschine umfaßt ein Tastenfeld 10 mit einer Vielzahl von Tasten, die den einzelnen Typen entsprechen und bei einem Herabdrücken die Stellung
eines Typenrades 12 steuern. Das Typenrad 12 überträgt zusammen mit dem Hammer 14 ein Zeichen auf einen Schriftträger in der Form eines Papiers 18, das von einer Anschlagwalze gehalten ist. Die Walze 16 stützt mit ihrer zylindrischen Oberfläche das Papier 18, so daß mit dem Papier 18 ein Färbemittel in der Form eines Farbbandes 20 in Kontakt gebracht werden kann, welches zwischen dem Typenrad 12 und dem Papier angeordnet ist, wodurch ein Tuschezeichen entsprechend einer bestimmten Type auf dem Typenrad 12, die sich zwischen dem Hammer 14 und dem Papier 18 befindet, auf das Papier 18 über-

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tragen wird.

Wie in Fig. 1 dargestellt, werden das Typenrad 12 und der Hammer 14 von einem Schlitten 22 getragen, der sich parallel zur Achse der Anschlagwalze 16 zu bewegen vermag, um das Typenrad 12 in die verschiedenen Positionen über die Länge des Papiers 18 entsprechend dem Herabdrücken der Tasten auf dem Tastenfeld 10 zu bringen. Während der Schlitten 22 fortbewegt wird, dreht sich das Typenrad 12 um die entsprechende Type, die sich am Ende von einer sich radial erstreckenden Speiche 24 befindet, in die auf den Hammer 14 ausgerichtete Druckposition zu bringen.

Gemäß der Erfindung ist der Schlitten 22 für das Typenrad 12 an dem passiven Läufer eines Hochleistungslinearschrittmotors 26 befestigt und wird von diesem angetrieben. Wie die Fig. 1 zeigt, umfaßt der Schrittmotor 26 einen Stator mit einem aktiven Teil 28 und einem passiven Teil 30, wodurch ein Stator/Stator-Luftspalt 32 gebildet wird. Der aktive Teil 28 des Stators wird durch Wicklungen 34 erregt, die sich jeweils an den Polstellen 36 befinden, welche sich über die Länge des Motors erstrecken.

Wie sich aus den Fig. 2 und 3 entnehmen läßt, befindet sich innerhalb des Luftspaltes 32 ein Läufer 36, um den magnetischen Querflußweg zwischen dem aktiven Teil 28 und dem passiven

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Teil 30 des Stators zu schließen. Wie die Fig. 2 zeigt, und sich aus Fig. 4 noch deutlicher ergibt, ist der Läufer 36 relativ kurz verglichen mit der Gesamtlänge des Stators, so daß eine Hochleistung des Linearschrittmotors dadurch sichergestellt ist, daß über im wesentlichen die gesamte Länge des Läufers 36 Kraft erzeugt wird. Um weiterhin gemäß der Aufgabenstellung eine Hochleistung durch ein hohes Kraft-Zu-Masse-Verhältnis zu erzielen, trägt der in Fig. 4 dargestellt Läufer 36 eine Anzahl nicht magnetischer Unterbrechungen, die nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 7 noch näher beschrieben werden sollen.

Wie aus Fig. 7 deutlich wird, umfaßt der Läufer 36 eine Anzahl magnetischer Elemente oder Zähne 38 über die gesamte Länge des Läufers 36. Die Zähne 38 kooperieren mit den Statorelementen oder Zähnen 40 des aktiven Teils 28 wie auch des passiven Teils 30, um den magnetischen Querflußweg über den Luftspalt 32 zu schließen. Um den magnetischen Längsstromverlust durch den Läufer 36 im wesentlichen zu eliminieren oder zumindest stark einzuschränken und gleichzeitig die Gesamtmasse des Läufers 36 zu verringern und dabei das Kraft-Zu-Masse-Verhältnis des Läufers zu erhöhen, sind zusätzliche nicht magnetische Unterbrechungen 42 über die Länge des Läufers 36 angeordnet. Diese Kürzung des Längsstromverlustes ist besonders wichtig, wenn der Stator 26 nur auf einer Seite des

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-^Ar-

Luftspaltes 32 durch Wicklungen erregt wird, die dem aktiven Teil 28 des Stators 26 zugeordnet sind. Hierdurch wird nicht nur das Kraft-Zu-Masse-Verhältnis erhöht, sondern das Fehlen eines Längsstromverlustes bedeutet, daß die auf den Läufer 36 übertragenen Kräfte von beiden Seiten des Luftspaltes ausbalanciert sind, so daß unerwünschte Anziehungskräfte zwischen dem Läufer 36 und dem Stator eliminiert werden.

Das Kraft-Zu-Masse-Verhältnis wird erhöht, indem man sicherstellt, daß die Unterbrechungen den LängsStromverlust in einer Richtung, die durch die Pfeile 44 angedeutet ist, auf weniger als 25 % des Flusses durch die Magnetflußwege quer zum Luftspalt 32 verringern. Vorzugsweise vermindern die Unterbrechungen den Verlust auf weniger als 10 % des Flusses durch die Magnetflußwege. Diese Herabsetzung des Verlustes wird erzielt, indem man sicherstellt, daß die minimale Dichte des magnetischen Materials bei den Unterbrechungen, d. h. t . ₁ + t . - ist geringer als 25 % der maximalen Dicke, d. h, t des Läufers 36 und vorzugsweise geringer als 15 %.

Wie bereits oben erwähnt, ist die Herabsetzung des magnetischen Längsstromverlustes durch den Läufer 36 besonders wichtig, wenn der Stator nur auf einer Seite des Luftspaltes erregt wird. Wenn man dann den LängsStromverlust zulassen würde, würde das Kraft-Zu-Masse-Verhältnis drastisch vermindert

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werden. Hieraus leuchtet ein, daß die Ausbildung des Läufers in dem Linearschrittmotor die Verwendung eines Schrittmotors in einem Hochleistungsaufschlagdrucker möglich macht, der nur auf einer Seite des Stators erregt wird. Weitere Vorteile der Verwendung eines solchen Linearschrittmotors sollen im Zusammenhang mit den Fig. 2 und 3 näher erläutert werden.

Wie aus Fig. 3 deutlich wird, bietet die Anordnung der Wicklung 34 nur auf einer Seite des Stator/Stator-Luftspaltes 32 die Möglichkeit, das Typenrad 12 und den damit in Verbindung stehenden Antrieb in der Form eines Rotationsschrittmotors 46 mit einem niedrigen Schwerpunkt einzubauen. In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß sich das Typenrad 12 tatsächlich bis unter die unterste Oberfläche 48 des passiven Statorteils 30 erstreckt, so daß es einer Fläche 50 gegenüber liegt, die von dem Luftspalt 32 abgewandt ist. Es leuchtet natürlich ein, daß die Anwesenheit von Wicklungen auf dem passiven Teil, um diesen in einen aktiven Statorteil zu verwandeln, eine derartige Anordnung des Typenrades 12 aufsschließen würde, da der Teil des Typenrades 12, der sich unter die Oberfläche 38 erstreckt, mit der Volumenvergrößerung des Stators an dieser Stelle in Konflikt geraten würde. Diesbezüglich ist herauszustellen, daß der Teil des Typenrades 12, der sich bis unter die Fläche 38 erstreckt und

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der Fläche 50 gegenüber liegt, wesentlich dichter an dem Luftspalt 32 angeordnet ist, als ein wesentlicher Teil des aktiven Statorteils 28, da die Dimension d des passiven Teils gemessen zum Luftspalt wesentlich geringer ist als

die Dimension d ebenfalls zum Luftspalt gemessen, a

Wie die Fig. 3 zeigt, wird der Schlitten 22 für das Typenrad 12 und den Motor 46 tatsächlich von dem Stator 26 getragen und geführt mit Hilfe einer Anzahl von Walzenlagern. Die Fig.3 und 4 zeigen ein Paar von Walzenlagern 52, die mit der Fläche 48 in Eingriff stehen, und ein Paar von Lagern 53, die auf jeder Seite des Rades 12 angreifen. Ein weiteres Lager 54 steht mit der Unterseite des Statorteils 30 in Eingriff.

Ähnliche Walzenlager greifen an den aktiven Teil 28 des Stators an, wie sich dies deutlich aus den Fig. 3, 4 und 6 ergibt. Im einzelnen liegt ein Lager 56 an der oberen Fläche 58 des aktiven Teils 28 an. Ein weiteres Lager 60 ist geneigt und steht mit einer um 45° geneigten Schrägfläche 62 entlang der unteren Kante des aktiven Teils 28 des Stators in Eingriff. Das Lager 60 wird von einem Federarm 64 gehalten, der die Walze 60 gegen die Schrägfläche 62 des aktiven Teiles 28 drückt. Die Beziehung zwischen der Walze 60 und der Schrägfläche 62 wird am deutlichsten aus Fig. 4. Aus den

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Fig. 3 und 6 läßt sich entnehmen, daß der Federarm 64 an einem Rahmen 66 des Schlittens 22 angenietet ist. Die anderen Lager 52, 53, 54, 56 und 60 werden ebenfalls von dem Rahmen 66 des Schlittens 22 gehalten. Der Rahmen 66 ist mit dem Läufer 36 vernietet, wie dies die Fig. 3 zeigt. Es ist noch herauszustellen, daß die Lager, die den aktiven Teil 28 umgreifen, einen größeren Abstand von dem Luftspalt besitzen, als die Lager, die mit dem passiven Teil 26 in Eingriff stehen, um einen Konflikt mit den Wicklungen zu vermeiden.

Der Rotationsmotor 4 6 für das Typenrad 12 besteht aus einem Schrittmotor, der ebenfalls Wicklungen 70 trägt, die nur einer Seite des Stators zugeordnet sind. Dem entsprechend kann der Teil des Typenrades 12, der sich nach oben erstreckt, leicht in die Druckstellung gegenüber dem Schriftträger oder Papier, das von der Anschlagwalze 16 gehalten ist, gebracht werden. Das Typenrad 12 steht in einem schwach geneigten Winkel zur Vertikalen, um sicherzustellen, daß die Typen, die gemäß der Darstellung in Fig. 5 an den Enden von Speichen 74 des Typenrades 12 gehalten sind, radial nach innen zur Achse der Anschlagwalze 16 gerichtet sind, wenn sie von dem Hammer 14 angeschlagen werden.

Wie in den Fig. 2, 3 und 6 dargestellt ist, trägt der Läufer 12/13

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auch eine Positionsabtasteinrichtung, die mit Positionsanzeigeelementen zusammenarbeitet, welche stationär im Hinblick auf den Stator 26 gehalten sind. Im einzelnen besteht der Läufer 36 aus einer gabelförmigen optischen Abtasteinrichtung 76 mit einer Lichtabstrahlung in einem Schenkel und einem Lichtdetektor in dem anderen Schenkel. Die gegabelte Abtasteinrichtung umgreift eine Schiene 78 mit einer Anzahl von öffnungen 80, durch welche das abgestrahlte Licht hindurchfällt, auf den Lichtdetektor der Positionsabtasteinrichtung 76. Durch die Zählung der Anzahl von abgetasteten öffnungen 80 ist die Positionsabtasteinrichtung 76 in der Lage, die Position des Schlittens im Hinblick auf den Stator 26 und das Papier 18 zu bestimmen, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Die Schine 78 kann an dem Rahmen, an welchem der Stator 26 befestigt ist, angenietet sein.

Die Erregung der Wicklung 34 kann beispielsweise so erfolgen, daß der Läufer 36 ein Achtel des Abstandes zwischen den Zähnen 40 vorbewegt wird, um eine genaue Ausrichtung zwischen den Zähnen 38 und den Zähnen 40 bei jeder zweiten Erregungsphase zu erreichen. Die Wicklungen können natürlich auf verschiedene Weise erregt werden, wobei auch die Phasenzahl geändert werden kann. Darüberhinaus kann die Zahl der Zähne 38 und 40 verändert werden, obwohl eine relativ

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große Zahl von Zähnen pro Polstelle, wie in Fig. 7 dargestellt, zweckmäßig ist, um das angestrebte hohe Kraft-ZuMasse-Verhältnis zu erreichen.

Hinsichtlich verschiedener Details von Linear- oder Rotcitionsschrittmotoren, die voranstehend nicht beschrieben worden sind, wird auf "Theory and Application of Step Motors", herausgegeben von Benjamin Kuo, West PublishingCo., 1974, verwiesen. Diese Veröffentlichung beschreibt beispielsweise den Aufbau und die Prinzipien von Rotations- und Linearschrittmotoren .

Der Begriff Schrittmotor umfaßt Motoren mit variabler Reluktanz, die infolge ihres magnetischen Aufbaues eine schrittweise Bewegung durchzuführen vermögen. Andererseits umfaßt der Begriff jedoch auch Motoren dieser Art, bei denen die Positionierung nicht schrittweise, sondern kontinuierlich durchgeführt wird.

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Claims

PATENTANWÄLTE DR. KARL TH. HEGEL . DIPL.-ING. KLAUS DiCKEL GROSSE BERGSTRASSE 223 2000 HAMBURG 50 JULIUS-KRE1S-STRASSE 33 8000 MÜNCHEN 60 POSTFACH 500662 TELEFON (040) 39 6295 TELEFON (089) 885210 Telegramm-Adresse: Deollnerpatent München L J Ihr Zeichen: · Unser Zeichen: 8000 München, den Patentansprüche :

1.j Linearantrieb für Drucker zur übertragung von Zeichen auf einen Schriftträger mit einer Anschlagwalze zur Halterung des Schriftträgers, einer Einrichtung zur Übertragung der Zeichen auf den Schriftträger sowie einer Antriebseinrichtung zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen dem Schriftträger und der übertragungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung als Schrittmotor ausgebildet ist, mit einem Stator, der einen aktiven Statorteil (28) sowie einen passiven Statorteil (30) besitzt, die eine Anzahl von Polstellen bilden, welche auf sich gegenüber liegenden Seiten eines Luftspaltes (32) Zähne (40) mit nicht mag-

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netischen Zwischenräumen auf jeder Seite des Luftspaltes

(32) tragen,

Wicklungen 34, die nur dem aktiven Statorteil (28) zugeordnet sind, zur Erzeugung eines quer zu dem Luftspalt

(32) gerichteten magnetischen Flusses bei Erregung der Wicklungen (34) sowie

einem Läufer (36) , der entsprechend dem magnetischen Fluß innerhalb des Luftspaltes (32) verschiebbar gehalten ist und die Übertragungseinrichtung (12) trägt.

2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer (36) relativ zur Länge des Stators (28, 30) kurz ausgebildet ist.

3. Antrieb nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer (36) aus magnetischem Material besteht und mit Aussparungen (40) versehen ist, wobei die Verluste des magnetischen Längsflusses durch den Läufer (36) parallel zur Bewegungsrichtung des Läufers (36) geringer als 25 % des Querflusses in einer Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung des Läufers (36) sind.

4. Antrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer (36) Verjüngungen im magnetischen Material besitzt, deren minimale magnetische Ma-

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terialstärke geringer als 25 % der maximalen Stärke des Läufers (36) ist.

5. Antrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verluste des magnetischen Längsflusses durch den Läufer

(36) geringer als 10 % des Querflusses sind.

6. Antrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die minimale magnetische Materialstärke des Läufers an den Verjüngungen geringer als 15 % der maximalen Stärke des Läufers (36) ist.

7. Antrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Typenrad (12) in der Nähe des passiven Statorteils (30) befindet.

8. Antrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß

das Typenrad (12) auf seinem Umfang in einem Abstand voneinander angeordnete Typen (72) in einer Ebene entlang des passiven Statorteils (30) trägt.

9. Antrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (d ) des passiven Statorteils (30) vom Typenrad 12 bis zum Luftspalt (32) geringer ist als die Breite

(d ) des aktiven Statorteils (28) von der äußeren Kante a

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bis zum Luftspalt (32).

10. Antrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (16) für den Schriftträger (18) eine im wesentlichen zylindrische Oberfläche besitzt und der aktive Statorteil (30) unter der Halterung

(16) angeordnet ist und sich im wesentlichen parallel zu deren Achse erstreckt, während der zweite Statorteil (28) ebenfalls unterhalb der Halterung (16) angeordnet ist und sich im wesentlichen parallel zu deren Achse erstreckt, wobei die Zeichenübertragungseinrichtung (14, 16) auf dem Läufer befestigt ist.

11. Antrieb nach Anspruch 1O, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeichenübertragungseinrichtung ein Typenrad (12) aufweist, auf dessen Umfang Typen (72) in einem Abstand voneinander angeordnet sind, wobei sich ein Teil des Typenrades (12) bis unter die obere Fläche des passiven Statorteisl (30) erstreckt.

12. Antrieb nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß

die Zeichenübertragungseinrichtung außerdem einen Rotationsmotor (46) umfaßt, der auf dem Läufer (36) befestigt und mit dem Typenrad (12) verbunden ist, wobei die Achse des Motors (46) in einem Abstand oberhalb der Oberseite des

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passiven Statorteils (30) angeordnet ist, der geringer ist als der Radius des Typenrades (12).

13. Antrieb nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Mindestabstand zwischen der Achse der Anschlagwalze (16) und der Achse des Motors (46) wesentlich geringer ist als der Radius des Typenrades (12).

14. Antrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Halterung und Führung der Zeichenübertragungseinrichtung Lager (52, 53, 54, 56, 60) vorgesehen sind, die mit dem Stator (28, 30) in Eingriff stehen.

15. Antrieb nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß Lager (52, 54) vorgesehen sind, die mit dem passiven Statorteil (30) in Eingriff stehen.

16. Antrieb nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (52, 54) auf der Oberseite und der Unterseite des passiven Statorteils (30) angreifen.

17. Antrieb nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß Lager (56, 60) vorgesehen sind, die mit dem aktiven Statorteil (28) in Eingriff stehen und einen größeren Abstand von dem Luftspalt (32) zur Verhinderung eines Konfliktes

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mit den Wicklungen (34) besitzen als die mit dem passiven Statorteil (30) in Eingriff stehenden Lager (52, 54, 54).

18. Antrieb nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß Lager (53, 60) vorgesehen sind, die an Lagerflächen des aktiven Statorteils (28) und des passiven Statorteils (30) anliegen, welche im wesentlichen von dem Luftspalt (32) abgewandt sind.

19. Antrieb nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß

ein Teil die Typen (72) auf seinem Umfang tragenden Typenrades (12) der dem Luftspalt (32) abewandten Seite des passiven Statorteils (30) gegenüber liegt.

20. Antrieb nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der der dem Luftspalt (32) abgewandten Seite des passiven Statorteils (30) gegenüber liegende Teil des Typenrades (12) sich zwischen den Eingriffsflächen der Lager (53) befindet.

21. Antrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeichenübertragungseinrichtung einen Rotatxonsschrittmotor (46) sowie ein Anschlagtypenrad (12) umfaßt, das auf seinem Umfang verteilt im Abstand voneinander angeordnete Typen (72) trägt.

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