DE2939829A1

DE2939829A1 - DRIVING DEVICE FOR A PRINT ORGAN OF A FAST PRINTER

Info

Publication number: DE2939829A1
Application number: DE19792939829
Authority: DE
Inventors: Claude Michel Juvet
Original assignee: Seitz AG
Current assignee: Seitz AG
Priority date: 1978-11-09
Filing date: 1979-10-01
Publication date: 1980-05-22
Also published as: FR2440834A1; JPS5567485A

Description

SCHIFF W. FDNER STREHL SCHOBEL-HOPF EBBINGHAUS FINCK —«3"—SHIP W. FDNER STREHL SCHOBEL-HOPF EBBINGHAUS FINCK - «3" - description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für eine Drucknadel eines Schnelldruckers.The invention relates to a drive device for a printing needle of a high-speed printer.

Druckgeräte mit schnellen Typen, beispielsweise bestimmte Endausgabestellen von Rechnern, haben Köpfe, die sich horizontal auf.einem Laufstück bzw. Schlitten mit Richtung auf das zu bedruckende Papier verschieben. Sehr häufig ist ein Farbband zwischen dem Kopf und dem Papier angeordnet. Der Kopf hat eine bestimmte Anzahl, im allgemeinen 7, Nadeln, die in Längsrichtung derart bewegt werden können, daß ihre Spitzen auf die zu bedruckende Oberfläche schlagen. Die Nadeln sind übereinander angeordnet. Die gleichzeitige Betätigung aller Nadeln bildet somit eine vertikale Linie auf dem Druckträger. Fast-type printing devices, for example certain final output points of computers, have heads that are horizontally on a carriage or carriage with direction on the paper to be printed. Very often a ribbon is placed between the head and the paper. The head has a certain number, generally 7, needles which can be moved in the longitudinal direction so that their Hit the tips on the surface to be printed. The needles are arranged one above the other. Simultaneous actuation of all needles thus forms a vertical line on the print carrier.

Weit verbreitet sind elektromagnetische Einrichtungen zum Betätigen der Nadeln der Druckköpfe. Das in einer Spule erzeugte Magnetfeld verursacht die Axialverschiebung eines Kerns im Inneren des Solenoids. Der Kern kann entweder direkt an der Drucknadel befestigt oder damit unter Zwischensetzung eines Schiebers bzw. eines Flügels verbunden sein.Electromagnetic devices for actuating the needles of the print heads are widely used. That in a coil The generated magnetic field causes the axial displacement of a core inside the solenoid. The core can either be direct attached to the print needle or connected to it with the interposition of a slide or a wing.

In diesen beiden Fällen erfolgt die Rückführung des"Kerns in die Ausgaigsstellung im allgemeinen durch die Wirkung einer Rückstellfeder. Die Wirkung der Rückstellfeder hat mehrere Nachteile. Ein erster Nachteil betrifft die Zuverlässigkeit. Die Feder ist in der Anordnung ein empfindliches Element, das brechen kann. Sie ist eine Einrichtung, die einer großen Anzahl von Biegungen mit hoher Frequenz ausgesetzt ist. So drucken in der Praxis die gegenwärtig eingesetzten Druckköpfe im Mittel zwischen 180 und 250 Zeichen pro Sekunde. Die Nadel muß somit mit einer Frequenz verschoben werden, die um wenig-In both of these cases, the "core" is returned in the initial position in general through the action of a Return spring. The action of the return spring has several disadvantages. A first disadvantage relates to reliability. The spring is a sensitive element in the arrangement that can break. It is an institution that is a great one Number of high frequency bends. This is how the print heads currently used print in practice on average between 180 and 250 characters per second. The needle must therefore be displaced at a frequency that is less than

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stens das Fünffache höher ist, beispielsweise bei der Bildung einer horizontalen Linie. Somit gelangt man zu Frequenzen in der Größenordnung von 1500 Hz. Um Ausfälle zu vermeiden, wird deshalb gewöhnlich empfohlen, die Federn nach 750 Millionen bis zu einer Milliarde Zeichen auszuwechseln.at least five times higher, for example when forming a horizontal line. Thus one arrives at frequencies of the order of 1500 Hz. In order to avoid failures, it is therefore usually recommended that the springs be removed after 750 million replace up to a billion characters.

Ein zweiter Nachteil der Feder ergibt sich daraus, daß sie ausgewechselt werden muß. Das Auswechseln findet gleichzeitig mit einem Nadelwechsel statt. Die gleichzeitige Einstellung der Nadellänge und der Spannung der Rückstellfeder erfordert den Einsatz eines Spezialisten, der über entsprechende Meßgeräte verfügt.A second disadvantage of the spring arises from the fact that it must be replaced. The substitution takes place at the same time with a needle change instead. The simultaneous adjustment of the needle length and the tension of the return spring requires the use of a specialist who has the appropriate measuring equipment.

Ein dritter Nachteil der Feder ergibt sich aus der Kraft, die sie dauernd ausübt und die der Verschiebung der Nadel entgegenwirkt. Diese Gegenkraft, die die Nadel ausübt, nimmt mit der Verschiebung der Nadsl zu. Dieser Nachteil führt zu mehreren Folgen. Eine erste Folge besteht darin, daß ein ausreichender Energieeinsatz vorgesehen wird, um die Federwirkung zu überwinden. Eine zweite Folge 3ra\l·'- sich daraus, daß der zusätzliche Energieeinsatz sich in eine höhere Erwärmung der Antriebseinrichtung umsetzt. Diese Erwärmung muß somit entweder durch Belüftung, durch Volumenvergrößerung oder durch Kühler beseitigt werden. Eine dritte Folge ist die, daß die Schlagkraft der Nadel am Ende ihrer Bahn minimal ist, während sie gerade dort maximal sein sollte. Die letzte Folge und die nachteiligste^ ergibt sich daraus, daß die Federwirkung die Taktzahl verlangsamt, mit welcher die Nadel bewegt werden könnte.A third disadvantage of the spring arises from the force which it constantly exerts and which counteracts the displacement of the needle. This counterforce exerted by the needle increases as the needle moves. This disadvantage leads to several consequences. A first consequence is that sufficient energy is used to overcome the spring action. A second sequence 3ra \ l · '- results from the fact that the additional energy input is converted into a higher heating of the drive device. This heating must therefore be eliminated either by ventilation, by increasing the volume or by using a cooler. A third consequence is that the impact force of the needle is minimal at the end of its path, while it should be maximal there. The last consequence and the most disadvantageous one arises from the fact that the spring action slows down the number of cycles with which the needle could be moved.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, eine Antriebsvorrichtung für schnelle Drucknadeln zu schaffen, bei welcher die genannten Nachteile beseitigt sind und die es ermöglicht, die Schlaggeschwindigkeit auf höhere Taktzahlen von 500 Zeichen pro Sekunde zu steigern. Diese Aufgabe wird durch wenigstens eine Magnetspule, die auf einen Tauchkern wirkt, und wenigstens einen Permanentmagneten gelöst, The object on which the invention is based is therefore to create a drive device for high-speed printing needles in which the disadvantages mentioned are eliminated and which makes it possible to increase the impact speed to higher cycle rates of 500 characters per second. This object is achieved by at least one magnetic coil that acts on a plunger core and at least one permanent magnet ,

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der in den Magnetkreis des Elektromagneten eingesetzt ist.which is inserted into the magnetic circuit of the electromagnet.

Die Vorwärtsbewegung der Nadel wird durch einen elektrischen Impuls hervorgerufen, der in der Spule oder in einer der Spulen abgegeben wird. Außer der Reibungskraft der Nadel in ihrer Hülse wirkt der Verschiebung der Nadel keine Reaktionskraft entgegen. Das Rückstellen der Nadel erfolgt nicht mehr durch eine Feder, sondern durch einen zweiten Impuls mit entgegengesetzten Vorzeichen in der Spule oder in der Rückstellspule. Die Wirkung des Permanentmagneten besteht darin, die Nadel nach Durchlauf der Bahn an dem einen oder anderen Ende zu halten. Seine Wirkung trägt zu der Verschiebung der Nadel in der einen Richtung wie in der anderen bei und ist niemals bremsend.The forward movement of the needle is caused by an electrical pulse generated in the bobbin or in one of the bobbins is delivered. Apart from the frictional force of the needle in its sleeve, the displacement of the needle has no reaction force opposite. The needle is no longer reset by a spring, but by a second impulse with an opposite one Sign in the coil or in the reset coil. The action of the permanent magnet is to move the needle to stop at one end or the other after the path has passed. Its action contributes to the displacement of the needle in one Direction as in the other at and is never a brake.

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt:The invention is explained in more detail, for example, with the aid of the drawings. It shows:

Fig. 1 scheraatisch im Axialschnitt eine bekannte Antriebsvorrichtung;Fig. 1 is a sheared in axial section a known Drive device;

Fig. 2 schen-it isch im Axialschnitt eine Antriebsvorrichtung nach der Erfindung mit einem Tauchkern und zwei Spulen;Fig. 2 is a drive device in axial section according to the invention with a plunger core and two coils;

Fig. 3 schematisch im Axialschnitt eine Vorrichtung mit einer Spule;3 shows, schematically in axial section, a device with a coil;

Fig. 4 schematisch im Axialschnitt eine Vorrichtung mit einem Flügel und zwei Spulen; und4 schematically in axial section a device with a wing and two coils; and

Fig. 4a einen Schnitt längs der Linie IV-IV von Fig. 4.FIG. 4a shows a section along the line IV-IV from FIG. 4.

Das Magnetfeld der Spule 1 der bekannten Vorrichtung von Fig. 1 wirkt auf einen Kern 2 aus Weicheisen. Die Rückstellung erfolgt mittels einer Rückstellfeder 3, deren Spannung mit einer Stellschraube 4 eingestellt wird.The magnetic field of the coil 1 of the known device of FIG. 1 acts on a core 2 made of soft iron. The provision is made by means of a return spring 3, the tension of which is adjusted with an adjusting screw 4.

Die in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung nach der Erfindung weist keine Feder mehr auf. Die Ausführungsform von Fig. 2 hat zwei Magnetspulen 11a und 11b, wobei die Permanentmagneten 12The device according to the invention shown in FIG. 2 no longer has a spring. The embodiment of Figure 2 has two Magnetic coils 11a and 11b, the permanent magnets 12

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symmetrisch um die Nadel 13 zwischen den Spulen 11a und 11b und annähernd gegenüber einem Tauchkern 14 aus Weicheisen angeordnet sind. Der Tauchkern 14 ist an der Nadel 13 befestigt. Die Nadel 13 ist vorzugsweise von einer Hülse 15 umgeben, die sie bis zum Druckkopf führt. Gemäß einer Ausführungsform kann die Zentrierung des Kerns durch Längsführungslager gewährleistet werden. Die Lager können Lochscheiben aus einem verschleißfesten Hartmaterial, wie Korund oder ein hartes Sintermetall , sein. Gemäß einer weiteren Variante ist die Hülse ihrerseits häufig eine Schraubenfeder mit aneinanderstoßenden Windungen, die die Funktion des Lagers ausübt.arranged symmetrically around the needle 13 between the bobbins 11a and 11b and approximately opposite a plunger 14 made of soft iron are. The plunger 14 is attached to the needle 13. The needle 13 is preferably surrounded by a sleeve 15 which it leads to the printhead. According to one embodiment, the centering of the core can be ensured by longitudinal guide bearings will. The bearings can be perforated disks made of a wear-resistant hard material such as corundum or a hard sintered metal, be. According to a further variant, the sleeve itself is often a helical spring with contiguous coils, which performs the function of the warehouse.

Der Innenabschnitt 16' und der Außenabschnitt 16'' des Jochs bestehen aus einem magnetischen Material und können beispielsweise so ausgebildet sein, daß sie der Antriebsvorrichtung eine zylindrische Form geben. Die Permanentmagneten können dann in eine Kunststofform oder in eine Keramikform eingeführt werden, die die allgemeine Form einer dicken Scheibe mit radialen Bohrungen für die Aufnahme der Magnete hat. Die Magnete sind in beliebiger Anzahl kon~ercrisch zur Achse der Vorrichtung angeordnet. Die radiale Resultierende der Felder auf die Achse ist vorzugsweise Null_, da sonst der Kern dauernd einer Radialkraft ausgesetzt wäre, welche die Lagerreibung erhöhen würde. Um dies zu erreichen genügt es, die Magnete symmetrisch oder in regelmäßigen Abständen um die Achse herum anzuordnen.The inner section 16 'and the outer section 16 "of the yoke consist of a magnetic material and can, for example, be designed in such a way that they give the drive device a cylindrical shape. The permanent magnets can then be inserted into a plastic mold or into a ceramic mold which has the general shape of a thick disk with radial bores for receiving the magnets. The magnets are arranged in any number he con ~ crisch to the axis of the device. The radial resultant of the fields on the axis is preferably zero, since otherwise the core would be constantly exposed to a radial force which would increase the bearing friction. To achieve this, it is sufficient to arrange the magnets symmetrically or at regular intervals around the axis.

Die Pfeile 17 und 18 veranschaulichen die Feldlinien der jeweiligen Permanentmagnete 12 und der Antriebsspule 11b. Wenn die Antriebsspule 11b erregt ist, sieht man, daß die Feldlinien sich in der Achse im Inneren der Spule 11b zu denen des Permanentmagneten addieren und in der Achse im Inneren der anderen Spule 11a entgegenwirken, bei der es sich um die Rückstellspule handelt. Die Induktion der Antriebsspule 11b ist ausreichend, um die Wirkung der Permanentmagneten 12 wenigstens zu annulieren. Der Tauchkern wird dann zur Antriebsspule 11b gezogen und nimmt die Nadel 13 mit. Man sieht, daß die Wirkung der PermanentmagneteThe arrows 17 and 18 illustrate the field lines of the respective Permanent magnets 12 and the drive coil 11b. If the Drive coil 11b is excited, you can see that the field lines in the axis inside the coil 11b add to those of the permanent magnet and in the axis inside the others Counteracting coil 11a, which is the reset coil. The induction of the drive coil 11b is sufficient, in order to at least cancel out the effect of the permanent magnets 12. The plunger is then drawn to the drive coil 11b and picks up the needle 13 with. You can see that the effect of the permanent magnets

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zur Bewegung der Nadel beiträgt und in keinem Augenblick dieser Phase für die Nadel bremsend wirkt. Wenn die Erregung auf die Antriebsspule 11b aufgehoben wird, und an die Rückstellspule 11a angelegt wird, stellt sich der entgegengesetzte Effekt ein. Hier wirken die Elektromagneten nicht als Bremse für die Bewegung.contributes to the movement of the needle and does not have a braking effect on the needle at any moment in this phase. When the excitement on the The drive coil 11b is canceled and the reset coil 11a is applied, the opposite effect occurs. Here the electromagnets do not act as a brake on the movement.

Im Gegensatz dazu ist die Wirkung der Permanentmagneten so, daß die Verschiebung der Nadel am Ende der Bahn beschleunigt wird, unabhängig von der Richtung der Verschiebung.In contrast, the action of the permanent magnets is such that the displacement of the needle accelerates at the end of the path regardless of the direction of displacement.

Die Wirkung der Permanentmagneten ist weiterhin derart, daß die Nadel am Bahnende an dem einen wie an dem anderen Ende bei Fehlen eines Impulses gehalten wird. Dies zeigt die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die bekannten Vorrichtungen, die insgesamt nach dero Prinzip von Fig. 1 arbeiten, müssen mit einer Spannung von 12 bis 28 V bei einem mittleren Strom von 2,5 A gespeist werden. Es sind also etwa 30 W Verlustwärme. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich die Spannungen auf 9 bis 10 V bei einem Strom von 1 bis 1,5 A senken. Dies bedeutet, daß nur mehr 10 bis 15 W Verlustwärme vorliegen.The effect of the permanent magnets is also such that the needle at the end of the web at one end as at the other is held in the absence of an impulse. This shows the advantages of the device according to the invention. The known devices which work overall according to the principle of Fig. 1, must with a voltage of 12 to 28 V with an average current of 2.5 A. So there is about 30 W of heat loss. With the device according to the invention, the voltages decrease to 9-10V at a current of 1-1.5A. This means that there is only 10 to 15 W of heat loss.

Die Dauer des elektrischen Impulses, der für die Verschiebung der Nadel erforderlich ist, läßt sich um einen Faktor von wenigstens 10 senken.The duration of the electrical pulse required to move the needle can be increased by a factor of lower at least 10.

Der Schlagtakt als Zeichen pro Sekunde wird somit wenigstens um den Faktor 10 verbessert. Die Schlagkraft der Nadel am Ende der Bahn kann 30 bis 40 N erreichen. Die Verschiebung erfolgt auf einigen Zehntel Millimetern.The beat rate as a character per second is improved by at least a factor of 10. The impact of the needle on The end of the path can reach 30 to 40 N. The shift takes place on a few tenths of a millimeter.

Die Steuerung der Spulen erfolgt insgesamt durch Kondensatorentladungsschaltungen. Es ist insbesondere die Steuerung der Impulse mit entgegengesetzem Signal an einer Spule, welche die Taktfolge der Ausführungsform von Fig. 3 beispielsweise auf etwa 300 Zeichen pro Sekunde begrenzt. Die Funktionsweise dieserThe coils are controlled as a whole by capacitor discharge circuits. It is in particular the control of the impulses with opposite signal on a coil, which the Clock sequence of the embodiment of FIG. 3 is limited to about 300 characters per second, for example. How this works

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Ausführungsform ist der vorhergehenden ähnlich. Trotz dieses Nachteils besteht der Vorteil dieser Ausführungsform in der verringerten Abmessung für äquivalente Leistungen bezogen auf bekannte Vorrichtungen.Embodiment is similar to the previous one. Despite this disadvantage, the advantage of this embodiment is that reduced dimensions for equivalent performances based on known devices.

Fig. 4 zeigt eine mögliche Ausführungsform einer Antriebsvorrichtung mit Flügeln. Es sind die gleichen wesentlichen Bauteile wie vorstehend beschrieben, vorgesehen, d.h. die Spulen 21a und 21b, die Permanentmagnete 22, der Tauchkolben 24 und das Joch 26. Der Tauchkolben 24 nimmt auch einen Flügel 29 mit, mit welchem die Nadel außerhalb der Antriebsvorrichtung verbunden ist. Der Flügel 29 ist auf der anderen Seite an dem Joch festgelegt und bewirkt somit eine Hebelarmbewegung mit einem Festpunkt.Fig. 4 shows a possible embodiment of a drive device with wings. The same essential components as described above are provided, i.e. the Coils 21a and 21b, the permanent magnets 22, the plunger 24 and the yoke 26. The plunger 24 also takes a wing 29 with, with which the needle is connected outside of the drive device. The wing 29 is on the other side of the Yoke fixed and thus causes a lever arm movement with a fixed point.

Vorrichtungen dieser Ausgestaltung sind bekannt. Sie werden nebeneinander längs eines Umfangs angeordnet, wobei die Flügel zur Mitte gerichtet sind. Die Ausgangspunkte der Nadeln zum etwa zehn Zentimeter entfernten Druckknopf sind so viel weiter angenähert, ;.·: ;u3 man größere Krümmungsradien erhalten kann.Devices of this configuration are known. They are arranged side by side along a circumference, with the wings are directed towards the center. The starting points of the needles to the push button about ten centimeters away are so many further approximated,;. ·:; u3 larger radii of curvature are obtained can.

Bei der speziellen Ausführungsform von Fig. 4 besteht der Tauchkolben 24 aus einem Weicheisenstück, das eine zentrale Nut zwischen zwei gebauchten Scheiben hat. Wie der Radialschnitt von Fig. 4a zeigt, hat der Flügel einen schmalen Schlitz, der in die Mittelnut mit einem Durchmesser gebohrt ist, der etwas größer ist als die Breite des Schlitzes. Der Schlitz endet in einem erweiterten Teil, der die Mittelnut des Kerns festhält. Die Befestigung der Nadel 23 an dem Flügel 29 ist ähnlich.In the special embodiment of FIG. 4 there is the Plunger 24 made from a piece of soft iron which has a central groove between two bulged discs. Like the radial section 4a shows the wing has a narrow slot drilled into the central groove with a diameter which is slightly larger than the width of the slot. The slot ends in an enlarged part which is the central groove of the core. The attachment of the needle 23 to the wing 29 is similar.

Die Eigenschaften dieser Vorrichtung entsprechen im übrigen der Vorrichtung von Fig. 2.The properties of this device otherwise correspond to the device of FIG. 2.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Antrieb eines Druckorgans eines Schnelldruckers mit wenigstens einem Elektromagneten,The subject of the invention is thus a drive of a printing member of a high-speed printer with at least one electromagnet,

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der auf einen Weicheisenkern wirkt. Der Kern sorgt für die direkte Verschiebung des Organs oder für die indirekte Verschiebung mittels eines Flügels. Das Feld des Solenoiden oder der Solenoiden bzw. des Elektromagneten oder der Elektromagnete wird durch das von Permanentmagneten vervollständigt, die konzentrisch um den Kern angeordnet sind. Das Rückholorgan in der Anfangsstellung wird von einem elektrischen Impuls mit entgegengesetzter Wirkung auf den entsprechenden Solenoid gesteuert. Dia Permanentmagnete vervollständigen die Wirkungen der elektromagnetischen Felder in der einen Richtung wie in der anderen und gewährleisten die Positionierung des Organs an einem oder anderen Ende. Dieses Organ ist entweder eine Nadel oder ein Hammer.which acts on a soft iron core. The nucleus provides for the direct displacement of the organ or for the indirect one Displacement by means of a wing. The field of the solenoid or solenoids or the electromagnet or the Electromagnet is completed by that of permanent magnets, which are arranged concentrically around the core. The return element in the initial position is triggered by an electrical impulse with the opposite effect on the corresponding solenoid controlled. Dia permanent magnets complete the effects of electromagnetic fields in one direction as in the other and ensure the positioning of the organ at one end or the other. This organ is either a needle or a hammer.

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Claims

PA ΓΕ *. · TANWkl TE SCHIFF ν. FÜNER STREHU SCHÜBEL-HOPF EBBINGHAUS FINCK MARIAHILFPLATZ 2 * 3, MDNCHEN 9O 2 '' '' <') 2 POSTAL ADDRESS: POST BOX 95Ο16Ο, D-8OOO MÖNCHEN 99 ALSO PROFESSIONAL REPRESENTATIVES KARLSHILFPLATIVES BEFORE THE EUROPEAN (10) THE EUROPEAN SCHOOL (10) - 1 THE EUROPEAN SHIPF. OIPL. CHEM, DR. ALEXANDER V. FOnER DIPL. IN O. PETER STREHL DIPL. CHEM. DR.URSULA SCHOBSL-HOPF DIPL. IN O. DIETER EBBINQHAUS DR. INQ. OIETER FINCK Seitz S.A. 2416 Les Brenets, Switzerland TELEPHONE (Οββ) 48 9Ο6 «TELEX S-93SS5 AURO D TELEGRAMS AUROMARCPAT MUNICH

October 1, 1979 DEA / G-19654

Drive device for a printing element of a high-speed printer

Claims

1. Drive device for a printing element of a high-speed printer, characterized by at least one magnetic coil (11a, 11b; 21a, 2Ib), which acts on a plunger core (14, 24), and by at least one permanent magnet (12, 22) which is inserted into the magnetic circuit of the electromagnet.

2. Apparatus according to claim 1, characterized by two coils (11a, 11b), one of which by a electrical impulse to actuate the organ (13) and the other by an electrical impulse to reset the Organ (13) is excited.

3. Apparatus according to claim 1, characterized by a coil (11a), which by electrical pulses with opposite sign for actuation and for resetting the needle (13) is excited.

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4. Apparatus according to claim 1, characterized in that that the outer circumference has the overall shape of a rotational symmetry Cylinder has.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that that the permanent magnets (12) approximate the plunger piston (14) are arranged opposite one another in such a way that they are concentric to the axis and the radial resultant of the fields on the axis is zero.

6. Apparatus according to claim 1, characterized in that that the member (13) is fixed on the plunger (14).

7. Apparatus according to claim 1, characterized in that that the organ is fixed outside the device at the free end of a wing (29) which has a fixed point and which engages directly there plunger piston (24), which gives it the movement of a lever arm.

8. Device nar: h ^r -r · ?. ruch 1, characterized in that the organ is a needle (13).

9. Apparatus according to claim 1, characterized in that that the organ is a hammer.

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