DE4221272A1 - Stellglied für Baugruppen in Bürogeräten - Google Patents

Description

Es ist bekannt, ein Stellglied aus einem zentrischen Dauermagneten mit mehreren Elektromagnetspulen über den Umfang verteilt zu bilden. Eine solche Anordnung benötigt jedoch ersichtlich einen erheblichen Raum und kann in Bürogeräten nicht eingesetzt werden. Die fortschreitende Miniaturisierung von Baugruppen, wie z. B. Matrixnadeldruckköpfen, verhindert eine solche Bauweise vollends, wie sie noch in anderen Zweigen der Technik, z. B. bei Magnetventilen, üblich ist (PCT-WO 90/16 107).

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen den relativ kleinen Stellwegen von Stelltrieben in Bürogeräten gerechtwerdenden Stelltrieb zu schaffen, der in den geeigneten Abmessungen hergestellt werden kann und die geforderte Antriebsleistung aufbringt.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Forderungen nach ausreichend großen Stellwegen, kleinen Abmessungen und ausreichend großer Antriebskraft erfüllt werden. Ein besonderer Vorteil liegt in einer wirtschaftlichen Herstellung, der den Einsatz eines solchen Stelltriebs in Bürogeräten sinnvoll ermöglicht.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Anspruch 2 angegeben. Diese Weiterbildung sieht vor, daß auf der Drehachse ein Element zur Umwandlung der Drehbewegung in eine Axialbewegung angeordnet ist. Damit wird der Anwendungsbereich in Bürogeräten erweitert und auf das jeweils auftretende Problem abgestellt.

Die wirtschaftliche Herstellbarkeit wird ferner dadurch unterstützt, daß in Aussparungen des Dauermagneten ortsfeste Anschläge eingreifen, so daß der mögliche Drehwinkel kleiner ist als die Polabstände des Dauermagneten und in den beiden Endstellungen des Dauermagneten die Positionen eines Dauermagnet-Pols und eines Ringsegments gleich weit voneinander entfernt sind. Dadurch können außerdem eindeutig bestimmte Bewegungswege geschaffen werden.

Der wirtschaftlichen Herstellweise entspricht auch, daß der Dauermagnet und die Drehachse einstückig geformt sind.

Eine Alternative ergibt sich daraus, daß der Dauermagnet die Anschläge bildet und die Aussparungen an einem zum Dauermagneten stirnseitig angeordneten Deckelteil vorgesehen sind.

Vorteilhafte Fertigungstechniken können hierbei derart eingesetzt werden, daß der Dauermagnet aus mit hartmagnetischem Werkstoff gefülltem Kunststoff im Spritzgießverfahren hergestellt ist. Eine solche Fertigungsweise lohnt sich bei hohen Stückzahlen, wie sie im Bereich der Druckertechnologie vorkommen.

Eine Vereinfachung der Herstellung ergibt sich außerdem dadurch, daß der erste und der zweite weichmagnetische Ring gleich geformt sind.

Die Betätigung des Stellglieds erfolgt nach weiteren vorteilhaften Maßnahmen dadurch, daß die Bestromung der Elektromagnetspule für einen Schaltvorgang aus mehreren Folge-Impulsen besteht zur Erhöhung der Schaltlast.

Eine Erweiterung von Einsatzmöglichkeiten wird dadurch geschaffen, daß das Element zur Umwandlung der Drehbewegung in eine Axialbewegung aus einem Hülsenteil mit Innengewinde besteht, wobei das Hülsenteil außen an einer Drehung gehindert ist.

Das Stellglied kann auch noch spezieller auf die einzelnen Anwendungsfälle abgestellt werden, indem die Drehachse mit Außengewinde versehen ist und relativ zum Dauermagneten verdrehbar und wieder feststellbar ist, um eine unterschiedliche Ausgangslage für eine Axialbewegung des Hülsenteils zu definieren.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 als Anwendungsbeispiel einen Matrixdruckkopf im axialen Schnitt,

Fig. 2 einen Drehmechanismus mit Gehäuse im axialen Schnitt,

Fig. 3 einen radialen Schnitt entsprechend Fig. 2,

Fig. 4 einen Mechanismus für axiale Bewegung entsprechend Fig. 3 in vergrößerter Darstellung des zentrischen Teils,

Fig. 5a den Drehmechanismus in einer ersten Anschlagstellung,

Fig. 5b den Drehmechanismus in einer Mittelstellung und

Fig. 5c den Drehmechanismus in der anderen Anschlagstellung.

Ein Stellglied wird für Baugruppen in Bürogeräten benötigt, in denen Stellbewegungen in Umfangsrichtung und/oder in axialer Richtung ausgeführt werden müssen. In Matrixnadeldruckköpfen 1 (Fig. 1) der Klappankerbauart ist ein Nadelführungsgehäuse 2 mit einer Farbbandführung 3 vorhanden. Ein Nadelantriebsgehäuse 4 schließt sich an und der gesamte Matrixnadeldruckkopf 1 wird mittels einer Abdeckung 5 verschlossen. Im Innern des Nadelantriebsgehäuses 4 sind mehrere (z. B. bis zu 24) Magnetjoche 6 über den Umfang gleichmäßig verteilt angeordnet. Jedes Magnetjoch 6 besitzt einen Klappanker 7 zur Betätigung einer jeweils zugeordneten Drucknadel 8. Der Hub der Klappanker 7 bestimmt die Aufschlagskraft der Drucknadeln 8 auf dem Farbband und damit auf dem zu bedruckenden Papier. Für das Erfordernis, die Aufschlagkraft bzw. den Hub zu ändern, wird eine Anschlagscheibe 9 axial verstellt. Jedem Magnetjoch 6 ist eine Antriebsspule 10 zugeordnet. Für die Hubverstellung ist also hier ein Stellglied 11 erforderlich, das nachfolgend in seiner allgemeinen Wirkung beschrieben wird.

Ein solches Stellglied 11 (Fig. 2 bis 5c) umfaßt eine Drehachse 12, die zentral angeordnet ist, und einen auf der Drehachse 12 befestigten, in seiner Grundform scheibenförmigen Dauermagneten 13. Der Umfang 14 des Dauermagneten 13 ist periodisch abwechselnd mit Nord- und Südpolen magnetisiert und bildet daher Dauermagnetpole 13a. Der Dauermagnet 13 ist von einem ersten weichmagnetischen Ring 15 umgeben, an dem klauenförmige Ringsegmente 16 gebildet sind. Die Anzahl der Ringsegmente 16 entspricht der halben Anzahl der Dauermagnetpole 13a. Eine Elektromagnetspule 17 umgibt den ersten weichmagnetischen Ring 15 und ist selbst von einem zweiten, radial außenliegenden weichmagnetischen Ring 18 umgeben. Ein radial innerer Umfang 18a bildet Klauen 18b in der Art der Ringsegmente 16. Alle Teile sind mittels eines Stellgliedgehäuses 19 eingefaßt und zusammengehalten. Hierbei bildet der weichmagnetische Ring 18 bereits einen Abschluß (Fig. 2).

Ein begrenzter kleinerer Drehwinkel des Dauermagneten 13 dient zur Erzeugung eines Haltemomentes und eines höheren Anlaufmomentes.

Auf der Drehachse 12 kann je nach Bedarf noch ein Element 20 für die Umwandlung einer Drehbewegung in eine axiale Bewegung angeordnet sein.

In dem Dauermagneten 13 sind ferner Anschläge 21 (oder Aussparungen) eingearbeitet bzw. eingeformt, die in ortsfeste Aussparungen (oder Anschläge) eingreifen (Fig. 3). Ein möglicher Drehwinkel 23 ist somit kleiner als die Polabstände 24 des Dauermagneten 13. In den beiden Endstellungen 25a und 25b des Dauermagneten 13 sind die Positionen eines Dauermagnetpols 13a und eines Ringsegmentes 16 gleich weit voneinander entfernt.

Sobald ein Strom durch die Elektromagnetspule 17 fließt, bilden sich an den klauenförmigen Ringsegmenten 16 Magnetpole, die die entsprechenden Dauermagnetpole 13a anziehen oder abstoßen und dabei eine Drehbewegung des Dauermagneten 13 zusammen mit der Drehachse 12 bewirken.

Durch Umpolen des Stroms in der Elektromagnetspule 17 wird die Drehrichtung des Dauermagnets 13 geändert. Im unbestromten Zustand wirkt jedoch auf den Dauermagneten 13 ein Drehmoment, das ihn abhängig von der Stellung an die eine oder andere Anschlagseite bewegt. In den Endstellungen 25a, 25b ergibt sich dadurch ein Haltemoment. Das Schaltglied (der Dauermagnet 13) ist bistabil.

In beiden Endstellungen 25a, 25b kann die Halteposition der Dauermagnetdrehung unterschiedlich weit von der Position der klauenförmigen Ringsegmente 16 entfernt sein, um in der Drehrichtung ein höheres Anlaufdrehmoment zu erhalten, bei der in Anfangsstellung die Position des Dauermagneten 13 weiter von der Position der klauenförmigen Ringsegmente 16 bzw. der Klauen 18b entfernt sind (Fig. 5a bis 5c).

Der Rückschluß der klauenförmigen Ringsegmente 16 bzw. der Klauen 13b kann aus zwei symmetrischen weichmagnetischen Ringen 15 bzw. 18 hergestellt werden, die gegeneinander um eine Teilung versetzt montiert werden.

Der Dauermagnet 13 und die Drehachse 12 können einstückig hergestellt sein. Der Dauermagnet 13 kann auch die Anschläge 22 bilden und die Aussparungen 21 können an einem zum Dauermagneten 13 stirnseitig angeordneten Deckelteil 26 vorgesehen sein. Der Dauermagnet 13 kann auch aus mit hartmagnetischem Werkstoff gefüllten Kunststoff im Spritzgießverfahren hergestellt sein. Es ist auch sehr wirtschaftlich, den ersten und den zweiten weichmagnetischen Ring 15 bzw. 18 gleich zu formen, d. h. praktisch nur einen einzigen Ringtyp herzustellen.

Es ist außerdem vorteilhaft, wenn die Bestromung der Elektromagnetspule 17 für einen Schaltvorgang aus mehreren Folge-Impulsen zur Erhöhung der Schaltlast zusammengesetzt wird.

Das Element 20 zur Umwandlung der Drehbewegung in eine Axialbewegung besteht aus einem Hülsenteil 27 mit Innengewinde 28, wobei das Hülsenteil 27 außen eine Lücke 27a bildet, in die ein Nocken 19a des Stellgliedgehäuses 19 eingreift, um das Hülsenteil 27 außen an einer Drehung zu hindern.

Die Drehachse 12 ist mit Außengewinde 29 und das Hülsenteil 27 mit Innengewinde 28 versehen.

Die Drehachse 12 kann daher relativ zum Dauermagneten 13 verdreht werden und wieder festgestellt werden, um eine unterschiedliche Ausgangslage für eine Axialbewegung des Hülsenteils 27 zu definieren. Ein solcher Fall ist für das Stellglied gemäß Fig. 1 gegeben, wo die Anschlagscheibe 9 eine veränderbare Grundposition einnimmt.

Bezugszeichenliste

 1 Matrixnadeldrucker
 2 Nadelführungsgehäuse
 3 Farbbandführung
 4 Nadelantriebsgehäuse
 5 Abdeckung
 6 Magnetjoch
 7 Klappanker
 8 Drucknadel
 9 Anschlagscheibe, dämpfend
10 Antriebsspule
11 Stellglied
12 Drehachse
13 Dauermagnet
13a Dauermagnetpol
14 Umfang des Dauermagnets
15 erster weichmagnetischer Ring
16 Ringsegment, klauenförmig
17 Elektromagnetspule
18 zweiter weichmagnetischer Ring
18a radial innerer Umfang
18b Klauen
19 Stellgliedgehäuse
19a Nocken
20 Element für Umwandlung
21 Aussparungen
22 Anschlag, ortsfest
23 Drehwinkel
24 Polabstand des Dauermagneten
25a Endstellung
25b Endstellung
26 Deckelteil
27 Hülsenteil
27a Lücke
28 Innengewinde
29 Außengewinde

Claims (10)

1. Stellglied für Baugruppen in Bürogeräten, in denen Stellbewegungen in Umfangsrichtung und/oder in axialer Richtung ausführbar sind, insbesondere für Matrixnadeldruckköpfe der Klappankerbauart, bei der eine Dämpfungsebene verstellbar ist, mit einer Elektromagnetspule und an deren Umfang radial gegenüberliegenden gleichnamigen und ungleichnamigen Magnetpolen, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer zentrischen Drehachse (12) ein in seiner Grundform scheibenförmiger Dauermagnet (13) befestigt ist, dessen Umfang (14) periodisch wechselnd polarisiert ist, daß der Dauermagnet (13) von einem ersten weichmagnetischen Ring (15) umgeben ist, an dem klauenförmige Ringsegmente (16) gebildet sind, die in ihrer Anzahl der halben Anzahl der Dauermagnetpole (13a) entsprechen, daß die Elektromagnetspule (17) den ersten weichmagnetischen Ring (15) umgibt und daß die Elektromagnetspule (17) selbst von einem zweiten weichmagnetischen Ring (18) umgeben ist, an dessen radial innerem Umfang (18a) ebenfalls Klauen (18b) in der halben Anzahl der Dauermagnetpole (13a) ausgebildet sind.

2. Stellglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Drehachse (12) ein Element (20) zur Umwandlung der Drehbewegung in eine Axialbewegung angeordnet ist.

3. Stellglied nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Aussparungen (21) des Dauermagneten (13) ortsfeste Anschläge (22) eingreifen, so daß der mögliche Drehwinkel (23) kleiner ist als die Polabstände (24) des Dauermagneten (13) und in den beiden Endstellungen (25a, 25b) des Dauermagneten (13) die Positionen eines Dauermagnet-Pols (13a) und eines Ringsegments (16) gleich weit voneinander entfernt sind.

4. Stellglied nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dauermagnet (13) und die Drehachse (12) einstückig geformt sind.

5. Stellglied nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dauermagnet (13) die Anschläge (22) bildet und die Aussparungen (21) an einem zum Dauermagneten (13) stirnseitig angeordneten Deckelteil (26) vorgesehen sind.

6. Stellglied nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dauermagnet (13) aus mit hartmagnetischem Werkstoff gefüllten Kunststoff im Spritzgießverfahren hergestellt ist.

7. Stellglied nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite weichmagnetische Ring (15, 18) gleich geformt sind.

8. Stellglied nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestromung der Elektromagnetspule (17) für einen Schaltvorgang aus mehreren Folge-Impulsen besteht zur Erhöhung der Schaltlast.

9. Stellglied nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (20) zur Umwandlung der Drehbewegung in eine Axialbewegung aus einem Hülsenteil (27) mit Innengewinde (28) besteht, wobei das Hülsenteil (27) außen an einer Drehung gehindert ist.

10. Stellglied nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (12) mit Außengewinde (29) versehen ist und relativ zum Dauermagneten (13) verdrehbar und wieder feststellbar ist, um eine unterschiedliche Ausgangslage für eine Axialbewegung des Hülsenteils (27) zu definieren.