DE3028772C2 - Elektromagnetische Antriebseinrichtung - Google Patents

Description

Fig.4 den Bewegungsablauf des bewegbaren Elements.

In Fig. 1 bezeichnet 1 ein bewegbares Element in Form eines Druckhammers. 2 bezeichnet einen Magneten, der mehrere quer zu den Bewegungsrichtung orientierte, permanent magnetisierte Bereiche aufweist, in den Hammer eingebettet und in diesem festgelegt ist; 3 und 3' bezeichnen eine Jochanordnung mit U-förmigen Jochen, die so angeordnet sind, daß sich das bewegbare Element 1 mit geringem Zwischenraum zwischen den Jochen befindet. Auf die Joche sind Spulen 4 bzw. 4' gewickelt. Die Joche sind rechtwinklig zur Bewegungsrichtung des Elements 1 angeordnet-

In Fig. 2 bezeichnet ein Pfeil A diejenige Richtung, bei der kein Drucken durch das bewegbare Element 1 erfolgt, während ein Pfeil B die Druckrichtung bezeichnet. Zum Antrieb des Elements 1 in Richtung des Pfeils A kann der Spule 4 bzw. den Spulen 4 und 4' ein derartiger Strom zugeführt werden, daß die Scher'cel der Jochanordnung 3 und 3' die in Fig.3(1) gezeigten Polaritäten haben. Zum Vorspannen des Elements 1 in Gegenrichtung bzw. Druckrichtung können die Joche in der in F i g. 3(2) gezeigten Weise erregt werden.

F i g. 4(1) zeigt den Lagezusammenhang zwischen den Jochen, in ihrem ortsfesten Zustand und den permanent magnetisierten Bereichen sowie den Magnetflußverlauf. Jedes Joch ist so aufgebaut, daß die Grenzlinien, d. h. Polarisierungslinien der permanent magnetisierten Bereiche an den Halbteilungslinien der dem Element 1 gegenüberliegenden Flächen der Schenkel jedes Jochs liegen (nämlich bei ¹A, wenn die Länge jeder Fläche der Schenkel eines Jochs gleich /ist). Die Lage dieser Halbteilungslinien ist nicht genau festgelegt, sondern hat einen Toleranzspielraum. Die Magnetflüsse in jedem Joch bei diesen Bedingungen entsprechen den dargestellten. Da das Element 1 von beiden Jochen gleich angezogen wird, entsteht an ihm keinerlei einseitige Kraft. Diese Stellung ist die Ausgangsstellung bzw. Ruhestellung des Elements 1. Dabei wirkt die Anziehungskraft zwischen dem Magneten und den Jochen als Kraft, die den Hammer in seiner Ausgangsstellung hält (und die nachstehend vereinfacht als Haltekraft bezeichnet wird), so daß das Element 1 sich selbst bei einem äußeren Anschlag nicht ohne weiteres verlagert. Ferner wirkt diese Anziehungskraft zwischen dem Magneten und den Jochen als Rückholkraft, die das Element 1 in seine Ausgangsstellung zurückbringt, da sich wenn das Element aus seiner Ausgangsstellung in Richtung des Pfeils A oder B bewegt wird, die Magnetflüsse verringern und eine Kraft C erzeugt wird, die die Magnetflüsse in ihren Anfangszustand zurückbringt. Daher ist der stationäre Zustand ein sehr stabiler Zustand, so daß es nicht notwendig ist, ein elastisches Element wie eine Feder zum Zurückbringen des Elements 1 in seine Ausgangsstellung vorzusehen.

Die Bewegung des Elements 1 ist in größeren Einzelheiten in Fig.4 gezeigt. Nach Fig.4(2) wird zum Antrieb des Elements 1 in Zeichnung des Pfeils A in die um die U-förmigen Joche der Jochanordnung 3 und 3' gewickelten Spulen 4 und 4' ein derartiger Strom einge-

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nimmt. Dadurch wirken zwischen dem in jedem Joch gebildeten Magnetfluß und den Polen der permanent magnetisierten Bereiche Anziehungs-und Abstoßungskräfte, die dem Element 1 einen raschen Antrieb in Richtung des Pfeils A erteilen.

Der Strom in den Spulen 4, 4' bewirkt hierbei zunächst eine Verminderung der Haltekraft zwischen dem Magneten 2 und den Schenkeln der Jochanordnung 3 und 3' gemäß der Darstellung in Fig.4(1). Wenn der zugeführte Strom weiter gesteigert wird, nachdem die Haltekraft kompensiert wurde, entstehen in den Jochen der Jochanordnung 3 und 3' Magnetpole, die bezüglich des Magneten 2 Anziehungskräfte und Abstoßungskräfte hervorrufen, die die Antriebskraft für das Element 1 bilden.

Zugleich mit dem Vortrieb des Elements 1 wirkt die

ίο Haltekraft des Elements 1 als Rückholkraft, jedoch besteht bei dieser Kraft die Neigung zu einer allmählichen Abnahme; daher wird im Vergleich zu einer Vorrichtung, bei der zum Zurückholen des Elements ein Federelement verwendet wird und bei der die Rückholkraft mit dem Vortrieb des Elements ansteigt, ein Druckvorgang mit höherer Geschwindigkeit möglich.

F i g. 4(3) zeigt einen Zustand, bei dem das in Richtung des Pfeils A vorgespannte Element 1 mittels eines nicht gezeigten Anschlags angehalten wird und die Grenzlinien zwischen zwei aneinander angrenzenden permanent magnetisierten Bereichen des Magneten 2 an Stellen liegen, die gegenüber den Halbteilungslinien der Flächen 5a, 5b, 5'a und 5'b der Schenkel der Jochanordnung 3 bzw. 3' versetzt sind. Wenn bei diesem Zustand die Stromversorgung der Spulen abgeschaltet wird, wirkt an dem Element 1 eine Rückholkraft C, die es in seine Ausgangsstellung zurückzubringen versucht. Wenn an die Spulen ein Signal in der Weise angelegt wird, daß die Joche die in Fig.4(4) gezeigten Polaritäten annehmen, wird die Rückholkraft verdoppelt und der Hammer in Richtung des Pfeils B bewegt. F i g. 4(5) zeigt den Zustand beim Drucken; in diesem Fall wird das Element 1 durch eine Druckwalze angehalten, die an einer Stelle angebracht ist, bei der die Polarisierungslinien des Magneten 2 gegenüber den Halbierungslinien der Flächen 5a, 5b, 5'a und 5'b der Schenkel der Jochanordnung 3 bzw. 3' versetzt sind. Wenn die Stromversorgung der Spulen unterbrochen wird, kehrt das Element 1 aufgrund der Rückholkraft C schnell in seine Ausgangsstellung zurück.

Somit kann gemäß dem Ausführungsbeispiel die Antriebssteuerung des Elements 1 allein dadurch bewerkstelligt werden, daß den Spulen Strom zugeführt und die Stromversorgung unterbrochen wird, ohne daß eine mechanische Kraft eines Rückhol-Federelements angewandt wird; dies führt zu einem vereinfachten Aufbau und einer höheren Arbeitsgeschwindigkeit.

Es besteht keine Einschränkung auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel; vielmehr kann beispielsweise das bewegbare Element nicht nur den Druckhammer, sondern auch einen Hebel für die Wahl der Druckstellung eines Druckrads bilden.

Die Anzahl der permanent magnetisierten Bereiche in die der an dem Element 1 angeordnete Magnet 2 aufgeteilt ist, und die Anzahl der diesen gegenübergesetzten Joche können frei gewählt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 nämlich die Ruhelage und die Arbeitsstellung einneh- Patentansprüche: men, was z. B. dann nachteilig ist, wenn mehrere vonein ander unabhängige elementstellungsbezogene Funktio-

1. Elektromagnetische Antriebseinrichtung mit ei- nen durch ein einziges bewegbares Element ausführbar nem geradlinig hin-und herbewegbaren Element 5 sein sullen.

und einer rechtwinklig zur Bewegungsrichtung des Weiterhin ist aus der DE-OS 20 33 378 eine elektro-

bewegbaren Elements angeordneten, elektromagne- magnetische Antriebseinrichtung mit einem geradlinig

tisch erregbaren Jochanordnung, die mehrere hin- und herbewegbaren Element bekannt, das mit ei-

Schenkel aufweist, dadurch gekennzeich- nem vollständig von einer Spule umgebenen Perma-

n e t, daß das bewegbare Element (1) mehrere quer 10 nentmagneten versehen ist. Der in Bewegungsrichtung

zu seiner Bewegungsrichtung orientierte, permanent des bewegbaren Elements orientierte Permanentma-

magnetisierte Bereiche aufweist, die aneinander an- gnet bewegt sich entsprechend der jeweiligen Erregung

grenzend angeordnet und abwechselnd orientiert der Spule zwischen zwei Stellungen, d. h. zwischen der

sind, und daß in der Ruhelage des bewegbaren EIe- Ruhelage und der Arbeitsstellung, ohne daß eine Feder-

ments (1) jede Grenzlinie zwischen zwei aneinander 15 vorspannung erforderlich ist. Damit lassen sich zwar

angrenzenden magnetisierten Bereichen des beweg- gute Ansprechgeschwindigkeiten erzielen, jedoch ist

baren Elements (1) mit der Halbteilungslinie der dem auch hier die Anzahl der vom bewegbaren Element sta-

bewegbaren Element (1) zugewandten Flächen der bil einnehmbaren Stellungen beschränkt.

Schenkel der Jochanordnung (3,3') übereinstimmt Aus der US-PS 36 18514 ist eine elektromagnetische

2. Elektromagnetische Antriebseinrichtung nach 20 Antriebsvorrichtung zur Verwendung in einem Drucker Anspruch 1, bei der die Jochanordnung ein U-förmi- bekannt, bei der das geradlinig hin- und herbewegbare ges joch aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Element eine Mehrzahl unterschiedlicher Stellungen da-Jochanordnung (3,3') noch ein weiteres U-förmiges durch einnehmen kann, daß entlang der Bewegungsrich-Joch enthält und die beiden U-förmigen Joche einan- tung des bewegbaren Elements abwechselnd und quer der gegenüberliegend angeordnet sind, so daß sich 25 zu seiner Bewegungsrichtung orientierte, permanent das bewegbare Element (1) zwischen ihnen befindet. magnetische Bereiche angeordnet sind. Dabei trägt das

3. Verwendung der elektromagnetischen An- bewegbare Element eine erregbare Spule, während die triebseinrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2 in einem permanent magnetischen Bereiche Teile der Jochanord-Drucker bei dem das bewegbare Element (1) den nung bilden.

Druckhammer bildet, der sich bei Erregung der elek- 30 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektromagnetischen Jochanordnung (3,3') mit bestimm- tromagnetische Antriebseinrichtung gemäß dem Oberter Polarität in die eine Richtung zum Bewirken ei- begriff des Patentanspruchs 1 derart auszugestalten, nes Druckanschlages bewegt, dadurch gekennzeich- daß das bewegbare Element bei verhältnismäßig einfanet, daß sich der Druckkammer bei Erregung der chem Aufbau und hoher Ansprechgeschwindigkeit in Jochanordnung (3,3') mit entgegengesetzter Polari- 35 eine Mehrzahl unterschiedlicher Stellungen verlagert tat in entgegengesetzter Richtung zum Bewirken ei- werden kann.

nes Farbband-Transports bewegt. Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil

des Patentanspruchs 1 genannten Maßnahmen gelöst.

Erfindungsgemäß weist das bewegbare Element so-

40 mit mehrere quer zu seiner Bewegungsrichtung orientierte magnetisierte Bereiche auf und ist in seiner Ruhe-

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische An- lage derart angeordnet, daß Grenzlinien zwischen zwei triebseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentan- unterschiedmagnetisierten Bereichen den Schenkeln Spruchs 1. der Jochanordnung gegenüberliegt. Das bewegbare Aus der DE-OS 24 52 325 ist eine derartige elektro- 45 Element wird bei Nichterregung der Jochanordnung magnetische Antriebseinrichtung bekannt, deren gerad- aufgrund von der Jochanordnung dann übenommenen linig hin- und herbewegbares Element aus einem ma- Magnetflußlinienführung sehr stabil in seiner Ruhelage gnetischen Material besteht. Der Bewegungsbahn des gehalten. Demgegenüber kann das bewegbare Element bewegbaren Elements benachbart ist eine elektroma- bei Erregung der Jochanordnung je nach der Richtung gnetisch erregbare, ein U-förmiges Joch aufweisende 50 der dann in der Jochanordnung verlaufenden Magnet-Jochanordnung vorgesehen, die bei Erregung auf das flußlinien entweder in die eine oder die andere Richtung federvorgespannte bewegbare Element eine derartige solange bewegt werden, wobei aufgrund des jeweiligen Kraft ausübt, daß sich dieses entgegen der Federkraft Magnetflußlinienverlaufes dann eine neue stabile Stelaus der Ruhelage in eine Arbeitsstellung bewegt. Aller- lung erreicht werden kann. Das bewegbare Element läßt dings ist zur Überwindung der Federkraft eine relativ 55 sich somit sehr rasch zwischen mehreren unterschiedligroße Erregungskraft erforderlich, so daß die bekannte chen Stellungen hin- und herbewegen, ohne daß mechaelektromagnetische Antriebseinrichtung relativ großen nische Vorspannteile wie z. B. Federn erforderlich sind.
Leistungsbedarf besitzt. Darüber hinaus begründet die Eine vorteilhafte Weiterbildung und Verwendung der Federvorspannung ein relativ schlechtes dynamisches Erfindung ist in den Ansprüchen 2 und 3 angegeben.
Ansprechverhalten, so daß sich z. B. bei der aus der sn Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Aus-DE-OS 24 52 325 schon bekannten Verwendung der führungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnunelektromagnetischen Antriebseinrichtung in einem gen näher erläutert. Es zeigt

Drucker, bei dem das bewegbare Element den Druck- F i g. 1 eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels

hammer bildet und sich bei Erregung der Jochanord- der elektromagnetischen Antriebseinrichtung,

nung mit bestimmter Polarität in eine Richtung zum 65 Fig.2 eine Seitenansicht eines bewegbaren EIe-

Bewirken eines Druckanschlages bewegt, keine hohen ments,

Druckgeschwindigkeiten realisieren lassen. Ferner kann F i g. 3 die Bewegungsrichtung des bewegbaren EIe-

das bewegbare Element lediglich zwei stabile Lagen, ments und