DE3148503C2

DE3148503C2 - Tauchankermagnetsystems mit einem zusammengesetzten Anker hoher Vortriebskraft

Info

Publication number: DE3148503C2
Application number: DE19813148503
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dr.-Ing. 8000 München Heider
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1981-12-08
Filing date: 1981-12-08
Publication date: 1983-11-17
Also published as: DE3148503A1

Abstract

Bei einem in einer Typendruckeinrichtung verwendeten Tauchankermagnetsystem besteht der Anker aus einem Antriebsteil aus Weicheisen und einem darauf aufgesetzten Führungsteil. Der Antriebsteil weist einen zylinderförmigen Hauptteil und einen darauf vorsprungartig angeordneten zylinderförmigen Zapfenteil auf, wobei der Hauptteil und der Zapfenteil magnetische Verdichtungsbereiche bildende kantenförmige Übergänge besitzen. Auf den Zapfenteil aufgesteckt und mit ihm fest oder lösbar verbunden ist das als eigentlicher Druckhammer dienende unmagnetische Führungsteil aus unmagnetischem Werkstoff.

Description

Die Erfindung betrifft ein Tauchankermagnetsystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Werden Tauchankermagnetsysteme in Anschlagdrukkern verwendet, so hängt die maximal erreichbare Geschwindigkeit im wesentlichen einerseits von der erreichbaren Aufschlaggeschwindigkeit des Druckham- ^Μ mers, andererseits davon ab, wie schnell es gelingt, den als Anker des Magnetsystems ausgebildeten Druckhammer nach erfolgtem Abdruck prellfrei in seine Ausgangslage zurückzubringen. Die mit dem Anker eines Tauchankermagnetsystems erreichbare Geschwindigkeit hängt dabei wesentlich von der Stärke des mit der Erregerspule erzeugten Magnetfeldes ab. Wird das Tauchankermagnetsystem als Antriebsvorrichtung für den Druckhammer einer auf einem zeilenweise sich entlang auf einem Aufzeichnungsträger &° bewegenden Schreibwagen verwendet, so sind den geometrischen Ausmaßen aus kühltechnischen und aus Gewichtsgründen Grenzen gesetzt.

In der deutschen Offenlegungsschrift 31 16 402 wird eine Hammerdruckvorrichtung mit einem den Druckhammer antreibenden Tauchankermagnetsystem beschrieben, bei dem der Anker bzw. das stationäre Joch des Tauchankermagnetsystems als magnetische Ver- -: dichtungsibereiche wirkende Kanten aufweist,-die eine ■■ gezielte Ähpassungdes Kraftwegverlatifes des Ankers beim Abdruck an verschiedene Betriebszustände der

Druckeinrichtung ermöglicht und die außerdem für eine Verstärkung derAnschlagkraft sorgen.^>r}:?'fVj-:

Es ist weiter aus der europäischen Patentanmeldung EP 00 21 335 ein Elektromagnet für Dnickstößelantrieb und Anwendung in einem Anschlagdrücker bekannt Der Elektromagnet enthält einen Stößel¹ mit zwei Scheiben iizw. quaderförmig ausgebadeten Ankerelementen aus magnetisierbarem Material und einem zwischen diesen angeordneten Abstandelement aus vorwiegend nicht magnetisierbarem Material.

Aus der US-Patentschrift 42 39 401 ist ein Tauchankermagiiietsystem für einen Aufschlagdrucker bekannt; bei dem sich der Anker aus einem Aufschlagstück;, aus Hartaluminium und einem eigentlichen Antriebsteil. aus Weicheisen zusammensetzt ^: '-:"■■ ''

Aufgabe der Erfindung ist es, für eine Druckhammervorrichtung in einem Typen- oder Mosaikdrucker ein dec Druckhammer antreibendes Tauchankermagnetsystem so auszugestalten, daß damit bei minimalen Außenmaßen und möglichst geringem Erregerstrom eine möglichst hohe, den Anker antreibende Vortriebskraft erzielbar ist Gleichzeitig soll das Tauchankermagnetsystem möglichst einfach herstellbar sein.

Diese Aufgabe-wird bei einem Tauchankermagnetsystem der eingangs genannten Art gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst

Vorteilhafte Aüsführungsformen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Da sich der Anker aus einem zylinderförmigen Hauptteil und einem darauf vorsprungartig angeordneten zylinderförmigen Zapfenteil mit verringertem Durchmesser zusammensetzt, können die Vorderkanten des Hauptteiles und des Zapfenteiles als magnetische Verdichtungsbereichc wirken und damit die Vortriebskraft des Ankers verstärken.

Stellt man den axialen Kräftevtetflsiif in Abhängigkeit vom Weg des Ankers vom Anschlag bis zur Abdruckstelle im Diagramm dar, so entspricht die Fläche unter der Kurve der erzielbaren Abdruckenergie. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Ausgestaltung des stationären Joches und des Antriebsteiles des Anken; läßt sich diese Fläche und damit die Abdruckenergie bei geringstem technischen Aufwand optimieren. Gleichzeitig wird durch die erfindungsgemäße zylinderförraige Ausgestaltung des Hauptteiles in Verbindung mit dem vorsprungartigen Zapfenteil eine Aufnahmevorrichtung für den zur Führung des Ankers im Joch erforderlichen Führungsteil gebildet Der gesamte Anker läßt sich in einfacher und kostengünstiger Weise aus Drehteilen fertigen.

Zur Anpassung an die verschiedenen Einsatzbedingungen des Tauchankermagnetsystems ist bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung das Führungsteil austauschbar auf dem Hauptteil befestigt Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden beispielsweise näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Tauchankermagnetsystems, teilweise in Schnittdarsttellung und

F i g. 2 eine schematische Darstellung des zugehörigen Kraft-Weg-Diagrammes.

Bei der in der F i g. 1 schematisch dargestellten Druckeinrichtung für eine Fernschreib- oder Schreibmaschine wird über einen im folgenden näher

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beschriebenen, entsprechend der Erfindung ausgestalteten Tauchankermagnet eine Typenscheibe 1, die gegenüber einer Schreibwalze 2 angeordnet ist, betätigt Das Tauchan Hermagnetsystem besteht im wesentlichen aus einer Erregerspule 3 und einem als Antriebselement für die Typenscheibe 1 dienenden Tauchanker 4. Der Tauchanker 4 besitzt zwei Führungsteile 5, 6, die zusammen mit Buchsen 7, 8 verhindern, daß der Tauchanker radial an die Fläche 9 des Joches /gezogen und damit an seinen eigentlichen axialen Bewegungen gehindert wird. Der Tauchanker 4 ragt mit seinem hinteren, Teil durch die Buchse 8 und liegt im Ruhezustand unter der Wirkung der Rückstellfeder 10 an einem Anschlag 11 an. Der mittlere, zwischen den beiden Führungsteilen 5 und 6 angeordnete Antriebsteil des Ankers 4 besteht aus einem zylinderförmigen Hauptteil HT und einem darauf vorsprungartig angeordneien zylinderförmigen Zapfenteil ZT mit gegenüber dem Hauptteil verringertem Durchmesser. Das Hauptteil HTund das Zapfenteil ZTbestehen aus einem Material hoher Permeabilität, z. B. Weicheisen, wobei beide Teile magnetische Verdichtungsb^reiche bildende kantenförmige Obergänge UG aufweisen, deren Funktion im einzelnen später erläutert wird. Auf das Zapfteil ZTaufgesteckt und mit ihm fest verbunden ist das Führungsteil 5, das aus unmagnetischem Material besteht Das Führungsteil 5 dient gleichzeitig als Druckhammer zur Betätigung der Typenscheibe 1, wobei sich seine Ausführung aus gehärtetem unmagnetischem Stahl als vorteilhaft erwiesen hat

Um eine Anpassung des gesamten Tauchankermagnetsystems an verschiedene Einsatzbedingungen zu erleichtern, kann das Zapfenteil ZT z. B. mit einem Gewinde versehen sein, so daß das Führungsteii5 lösbar mit ihm verbunden ist Damit können je nach Anwendungsfall des Tauchankermagnetsystems verschiedene als Druckhammer dienende Führungsteile 5 verschiedener Länge und mit verschiedenem Werkstoff aufgesetzt werden.

Entsprechend dem Hauptteil und dem Zapfenteil ist *o das die Erregerspule 3 tragende Joch / aus Weicheisen aufgebaut. Das Joch selbst weist dabei eine zentrale Ausnehmung ZA auf, durch die das Führungsteil 5 des Ankers ragt Die zentrale Ausnehmung ZA ist an ihrem dem Antriebsteil des Ankers in Ruhestellung zugewandten Teil KN, «inen magnetischen Vei^lichtungsbereich bildend, kantenartig ausgebildet Als Antriebsteil des Ankers wird im folgenden der Hauptteil HTzusammen mit dem Zapfenteil ZT verstanden. Im Bereich des hinteren Teiles des Tauchznkermagnetsystems ist eine Infrarot-Lkhtschranke 12 angeordnet. Sie dient zur Abrastung der Bewegung des Ankers.

Wird über eine hier nicht dargestellte Schaltungsanordnung die Erregerspule 3 aktiviert, bewegt sich der Anker 4 im wesentlichen geradlinig durch die zentrale Ausnehmung ZA des Joches /. Der Verlauf der Axialkraft KA, die den Anker 4 vorwärtstreibt, in Abhängigkeit vom Ankerweg XA ist in dem in der Fig.2 dargestellten Kraft-Weg-Diagramm dargestellt. Die Nullkoordinate bezeichnet dabei die Anlage des Ankers 4 am Anschlag 11. Bewegt sich der Anker 4 unter Einfluß des von der Erregerspule erzeugten und über das Joch geführten Magnetfeldes nach links entsprechend der Pfeilrichtung der Kraft KA, so steigt die Kraft zunächst über die Wegstrecke L mit Annäherung der Vorde. kante UG des Zapfenteiles ZT an, bleibt aber im Verlauf der Bewegung über ZL näherungsweise konstant, um bei Annäherung der

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35 Vorderkante UG des Häuptteiles HTan die Kante der zentralen Ausnehmung ZA ein Maximum (Auslenkung EHT) zu erreichen. Nach Durchlauf des Ahtriebsteiles aus dem Hauptteil und dem Zapfenteil durch die zentrale Ausnehmung ZX fällt die Kraft entsprechend der Darstellung der F ig. 2 wieder ab.

Nach der durch- die -Kraft-KA- hervorgerufenen Beschleunigungsphase schließt sich dann bis zum Abdruck ein freier Flug des Ankers an. Die gesamte in dem Anker 4 steckende kinetische Energie entspricht dabei der Fläche Funter der Kurve im Kraft-Weg-Diagramm.

Der Verlauf der Kurve im Kralt-Weg-Diagramm läßt sich durch Variation des Verhältnisses des Durchmessers des Zapfenteiles ZT zum Durchmesser des" Hauptteiles //^verändern. Dabei,ergibt eine Vergrößerung des Zapfenteiles eine Überhöhung in der Kraft-Weg-Kurve in ihrem Anfangsbereich (gestrichelt dargestellte ■ Kurve) und eine Verkleinerung des Durchmesse?« des Zapfenteiles ZT ein Absenken der Kurve im Anfangsbereich (punktgestriuielte Kurve).

Als besonders günstig hat sich ein Verhältnis des Durchmessers des Zapfenteiles zum Durchmesser des Hauptteiles von ungefähr 1 :2 ergeben. Bei einem derartigen Verhältnis des Durchmessers des Zapfenteiles und d«% Hauptteiles bezogen auf eine durchschnittliche Zapfenlänge von ca. 4 mm ergibt sich über weile Strecken beim Durchlauf des Zapfenteiles und des Hauptteiles durch die zentrale Ausnehmung ein für die Ansteuerung des Tauchankers günstiger, konstanter Kraftverlauf. Eine beispielsweise Dimensionierung des Ankers ist wie folgt:

Durchmesser des Hauptteiles: 5 mm

Durchmesser des Zapfenteiles: 2 bis 2,5 mm Länge des Zapfenteiles-. 4 mm

Material des Führungsteiles:

gehärteter, unmagnetischer Stahl, Material des Antriebsteiles
(Zapfenteil + Hauptteil):

Weicheisen.

Selbstverständlich ist die Ausführung des Tauchankers nicht auf das dargestellte Beispiel beschränkt. Es sind z. B. für das Antriebsteil und das Führungsteil noch andere Führungsformen denkbar.

Das Zapfenteil ZT kann z. B. wiederum ein zusätzliches Zapfenteil aufweisen, oder zusätzliche kantenförmige Verdichtungsbereiche durch Ausformungen besit-

50 zen.

Bezugszeichenhste	Typenrad
1	Schreibwalze
2	Erregerspule
3	Tauchanker
4	Führungsteile
5, 6	Buchsen
7, 8	Fläche
9	Rückstellfeder
10	Anschlag
11	Lichtschranke
12	Joch
/	Hauptteil
HT	Zapfente'l
ZT	GÜbergänge
U	Zentrale Ausnehmung
ZA	Kanten
KN

L	Wegstrecke
*EHT*	Auslenkung
F	Fläche
XA	Ankerweg
ZL	Zapfenlänge

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Tauchankermagnetsystem mit einem eine zentrale Ausnehmung aufweisenden stationären Joch aus einem Material hoher Permeabilität und einem als Druckhammer einer Druckhämmervörrichtung ausgebildeten und sich in Ruhestellung an einem Anschlag abstützenden Anker mit- einem kolbenartigen Antriebsteil aus einem Material hoher Permeabilität, der bei Aktivierung einer Erregerspu- «o Ie im wesentlichen geradlinig durch die zentrale Ausnehmung des Joches führbar ist, wobei die für die axiale Vortriebskraft des Ankers im wesentlichen wirksamen Bereiche des Antriebsteiles mehrere als magnetische Verdichtungsbereiche wirkende Kan-

. ten aufweisen, und einem Führungsteil aus uhmägne-, tischem Material, dadurch gekennzeichnet,- daß der der zentralen Ausnehmung (ZA) zugewandte Teil des Antriebsteiles des Ankers (4) einen z^iflderförmigen Hauptteil (HT) und mindestens einen darauf vorsprungartig angeordneten zylinderförmigen Zapfenteil (ZT) mit verringertem Durchmesser besitzt, wobei die Vorderkanten des Hauptteils (HT)and des Zapfehtefles (ZT)jeweils als magnetische Verdichtungsbereiche wirken und daß der Zapfenteil (ZT) von dem Führungsteil (5) aus unmagnetischem Material umschlossen wird.

2. Tauchankermagnetsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsteil (5) auf dem Antriebsteil (HP, ZT) des Ankers austauschbr r befestigt 1st

3. Tauchankerma^netsyFi'im nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Durchmesser des Z€=>fenteiles (ZT) zum Durchmesser des Hauptteiles (HT) wie näherungsweise 1 :2 verhält

4. Tauchankermagnetsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsteil (S) aus gehärtetem unmagnetischem Stahl besteht