JPS6050330B2 - ソレノイド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は軸線方向作動型ソレノイドに関するもので、特
に米国特許第３７２９０７吟及び第３８８２９８６号明
細書に示される如き点状要素集合体を打撃する型式のプ
リンタ等のプリンタワイヤ用として用いるのに適したソ
レノイドに関する。

従つて以下の説明においては操作対象がプリンタワイヤ
であるソレノイドに関連させて説明するが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、例えは操作対象を印字用
のハンマとしたものに応用することもできる。点状要素
集合体を有する型式のプリンタに用いる典型的プリンタ
ヘッドは、各々プリンタワイヤ用ソレノイドによつて作
動される７本又は９本のワイヤを有する。

このようなプリンタの高速作動は、１つの字が平均６つ
の点から成る条件において１秒間に６００７：以上の印
字能力を必要とする。個々のプリンタワイヤは１秒間に
、１０００回以上の打撃をなしかつ打撃の状態は明確て
個々の区別が明らかとなるようにすることは維持しなけ
ればな．らない。ワイヤによる打撃の各１回がプリンタ
ワイヤ用ソレノイドの完全な１サイクルをなし、この間
コイルはアーマチュアを休止位置より作動作置へ動かす
ように付勢される。

プリンタワイヤはアマチ！エアに支持されるか又はそれ
によつて作動されるようになつており、印刷媒体を打撃
するように動かされる。コイルの付勢が解除されるとア
ーマチュアはその休止位置に戻る。アーマチュアの全移
動量は通常１．０１ＴｎＩｎ（４）．０４インチ）を越
えず、一般っには０．５１Ｔｆ０ｎ（イ）．０２インチ
）以内である。装置全体が高速で作動できるようになす
ため、アーマチュアの戻り運動量は最小のはね返りとな
るように吸収されなければならない。このようなソレノ
イドを大量生産するに当つては、これらが低コストで作
れかつ１つ１つの間で性能がないことが重要である。

換言すれば、一定の製造工程を通じ、作動速度や加わる
力が所望の限界内に入るような設計となすことが重要で
ある。この種のソレノイドの１つの重要な設計上の要素
はアマチュアとステータとの間の正確な空隙を設けるこ
とにある。従つて、それを横切り作用力が生じる空隙を
、各々のソレノイド毎に正確にノ変動なく作ることが重
要である。これまでは、ねじを切つた外部の調節手段が
設けられそれによつてソレノイドが組立てられた後に所
望の空隙が確立されていた。しかし多くの部品を組立て
ることによる公差の積重ねを調整することが困難である
・点が正確な空隙の維持には問題であり、即ち軸線方向
の変化の合計が組立て後の所望の空隙の寸法の調節を不
可能にする。その他経験された困難性には、プリンタワ
イヤをソレノイドに適正に結合することに関するもの】
がある。

エポキシ接着剤、型を用いる塑性変形、ろう付け、溶接
等が用いられているが完成の満足度及び信頼性が一定し
ない。プリンタワイヤをアーマチュアに取付ける点が完
全でないことはソレノイドが不良となる大きな原因であ
る。その他プリンタワイヤ用ソレノイドの有する困難性
には、高速域ではその作動が一定でなくなる点がある。
このような不定の作動は、摩擦、アーマチュアのはね返
り、所望の空隙の維持の不達成、アマチュアに対するプ
リンタワイヤの滑り等を含んだ多くの要因により生じる
。本発明は、上述した問題点を解消し、くり返し発揮さ
れる性能が非常に一定しており、１秒間に１４００回以
上の打撃をなす高速作動における安定性が良い改良され
たかつ大量生産に向くプリンタワイヤ用ソレノイドに向
けられている。

設計及び製造において内部及び外部の空隙調節手段を設
ける必要なしに均一な空隙が維持されることが目的とさ
れる。プリンタワイヤは離脱による不良がないようにア
マチュアに結合される。このような長所は本発明におい
ては、射出成形で作られるアッセンブリを用いることに
よつて達成される。

インサート式成形が、ボビンを含むステータ・アッセン
ブリと、アーマチュア●アッセンブリとを作るために用
いられる。ボビンを含むステータ・アッセンブリは一体
の構成の中にプラスチックのスプール内に正しく整合し
た磁気コア、磁気コアリング、及びステータリングを有
する。スプールはボビンを有しまたその一端に、取付手
段及びプリンタワイヤの案内部となる延長部を、また他
端にアマチュア用の支持部を有している。アマチュア・
アッセンブリも一体構成であり、スリーブ状のアマチュ
アと、戻りばねと、プリンタワイヤとを有し、またはは
ね返り用のランド部即ち面を形成しているプラスチック
部を有している。これらアッセンブリは望ましくは絞り
成形された鋼であるケース内に組込まれる。ボビンを含
むステータ●アッセンブリとアーマチュア・アッセンブ
リとを各々一体の部品として成形することによつて、公
差の積重ねにより生じる変動に関する問題のほとんどは
解消される。

従つて、機械的な調節手段を設けたり部品を選択しなが
ら組立てることなしに、所望の空隙が小さな公差内で維
持される。プリンタワイヤは射出成形によつてアーマチ
ュア・アッセンブリ内に鋳込まれ、エポキシ接着剤や金
型による塑性変形や溶接等を必要とせずアーマチュアに
結合される。本発明の望ましい具体例においては、ボビ
ンを含むステータ・アッセンブリ及びアーマチュア・ア
ッセンブリは共通の基準線又は面を基にして設計される
。ケースが組付られるとき、それはこの基準面の位置に
緩衝板を保持しアーマチュアの引込んだ位置即ち休止位
置を規制する。本発明の目的は、ステータ・アッセンブ
リがステータコアや磁極部品であるコアリング及びステ
ータリングを一体に成形したものを含み、またそのプラ
スチック部はボビンを形成しているソレノイドを提供す
ることである。

本発明のさらに他の目的は、ボビン及びコアを含むアッ
センブリとアーマチュア・アッセンブリとが共通の基準
面を用いて成形されているプリントワイヤ用ソレノイド
を提供することである。本発明のさらに他の目的は、プ
リンタワイヤが射出成形によつてアーマチュア・アッセ
ンブリ内に保持されているプリンタワイヤ用ソレノイド
を提供することである。本発明の他の目的は、電流の早
い立上りを得かつ応答時間を減少するためスリットの入
つたアーマチュア及びコアを有しているプリンタワイヤ
用ソレノイドを提供することである。

以下図面を参照し本発明をさらに詳しく説明する。

本発明により構成された管状のプリンタワイヤ用ソレノ
イドが第１図において全体を１０で示されている。

ソレノイドは薄板の金属で作つたケース１１を有する。
これは軟鋼のような磁束を誘導する材料で作る。ソレノ
イドの前端は、それを取付られるようになすねじを切つ
た延長部１２を有する。平面１３を延長部１２に設け、
パネルや支持部材に設けた対応する開口に入れて取付る
ようにできる。プリンタワイヤ１４は延長部１２を通つ
て延びている状態で示されている。必要であれば、他の
取付手段を用いてもよい。ソレノイド１０は第５図及び
第７図に各々示されている一体に作られた２つのアッセ
ンブリを有している。

その内の１つはボビンを含む射出成形で作られたステー
タ・アッセンブリで第５図において全体を１５で示され
ている。このアッセンブリは、前壁１７とそれから軸線
方向に隔置されかつ管状の中央部１９によつて連絡され
ている後壁とを有する射出成形されたプラスチックのボ
ビンを有しており、従つてコイル即ち電磁作用線を巻付
けるスプール形状を提供している。前壁１７は取付部を
兼ねるプリンタワイヤ支持用延長部１２と一体の部品と
なつている。

延長部はそれによつてソレノイドをプリンタヘッドに取
付ることができる。第５図では延長部にねじが切つてあ
るように示してあるが、本発明の技術的範〔囲内て種々
の変形が可能で、開口に挿入されたときばね作用で突出
する保持突起を外面に一体に成形してもよく、また必要
に応じた取付をなすため種々の変形を採用することがで
きる。前壁１７は鉄系材料のコアリング２０をだき込ん
でいる。

第５図に示されているように、コアリング２０は軸線方
向に多数の孔２１を有していて、これをボビンを形成す
るプラスチックが射出成形時に流れ得るようになつてい
る。ボビンの管状の中央部１９は、これもまた鉄系ノ材
料で作られた円筒状のコア２２をだき込んでいる。

コア２２はその前端を、コアリング２０の孔内にテレス
コープ式に嵌入させている。コアリング２０とコア２２
とを別々の部品として示したが、これらは単一の部品と
してもよい。コア２２には第６図の端部図に示されるよ
うに長手方向に延びるスリットを形成することが望まし
く、このスリットは有効磁石面を増大し、電流の立上り
速度を早め、コア内のうず電流を減少させる機能を発揮
する。前壁１７の中央部においてプラスチックは狭めら
れ内部におけるプリンタワイヤ用の案内部２５を形成し
ている。

案内部２５はワイヤ１４といく分ゆるく係合し打撃時に
ワイヤ１４に生じるサインカーブ状の振動を減する機能
を有する。延長部１２の前端は拡大された穴ぐり部２６
を形成され、その中に適宜なベアリングが挿入される。
後壁１８はこれも鉄系の金属で作られたステータリング
３０をだき込んでいる。ステータリング３０はコアリン
グ２０よりその直径がいく分大で、また射出成形時にプ
ラスチックが流れるようにする軸線方向の孔３２を有し
ている。ステータリング３０の中央の孔３３はコア２２
の後方の中央部１９と共にアーマチュアを受ける円筒孔
３４を形成している。プラスチックの環状部３５はリン
グ３０より後方にかつリング３０と同じ直径で延び、後
方の即ち外に面した半径方向に延びるランド即ち面３８
と、それより直径の小さな内方の環状ランド３９とを形
成している。

ランド３８は基準面として作用しており、ステータ・ア
ッセンブリ１５の射出成形時には全ての部品はその面を
基準として位置決めされる。他方のアッセンブリは戻り
ばねを含んだ射出成形された一体のアーマチュア・アッ
センブリであ．り、これは第７図において全体を４０で
示されている。

アーマチュア・アッセンブリ４０は鉄系材料のスリーブ
状のアーマチュア４１を有し、これは第８図にも斜視図
で示してある。スリーブ状のアーマチュアは長手方向の
スリット４３を有して！いて、これによつて有効磁石面
積が増大し、磁束のより確立が提供され、またうず電流
が減少される。アーマチュア壁の穴４５とその内方端の
スロット４６は、プラスチックがアーチユアを把持して
印字中に生じる大きな衝撃にもそれを保持てき・るよう
にする部分を提供する。アーマチュア４１はプラスチッ
ク部５０を形成する材料を射出成形することによつてア
ッセンブリ４０内に保持される。同時にプリンタワイヤ
１４の内方端がアーマチュア内に取込められる。ワイヤ
１４は折曲げられた端部５２を有しこれは片持はり状の
又は十字形の戻りばね５５と突当るように位置決めされ
ている。ばね５５、アーマチュア４１及びワイヤ１４は
プラスチック部５０によつて一体のアッセンブリ４０に
結合されている。ばね５５は第９図の端部図に示すよう
に複数の半径方向に延びる腕５６を有している。

ばねの腕５６は大きくなつた円弧状の支持端部５８で終
つている。プラスチック部５０は半径方向外方に突出し
ばねの腕５６の間に円弧状に設けられた複数のタブ５９
を形成されており、これらタブは共通の平坦な後面６０
を有している。

タブの面６０はアーマ７チユア・アッセンブリ４０のた
めのはね返り面に対し追加の面積を与える。アーマチュ
ア４１、ワイヤ１４、及びばね５５を射出成形によつて
一体のアッセンブリ４０に形成することによつて、ワイ
ヤ１４はアーマチュアｊ内に有効に固定される。

端部５２はワイヤ１４をプラスチック部内に有効に保持
する。プラスチックは第１０図に示されるように、穴４
５を通つてまたスロット４３を通つて流れアーマチュア
４１の円筒状の外面に達する。アーマチュア●アッセン
ブリ４０の後面６０は、アーマチュア４１及びばね５５
を含むアッセンブリ４０の全ての金属部品を位置決めす
る際、基となる基準面である。次に、第２，３図に示し
たソレノイドの組立られた状態においては、ステータ・
アッセンブリ１５の径の大きさ後壁３５及びステータリ
ング３０を収容するため、ケース１１はいく分直径を大
きくされた部分１１ａを有することが判ろう。ケースは
導磁性の金属、例えば軟質の鉄系材料を絞り加工するこ
とによつて作ることができ、またアッセンブリ１５の半
径方向に延びる前壁の面６３に係合する内方に折曲げら
れた前端６２を有している。延長部１２は従つてケース
１１の内方に折曲げられた前端６２により形成された開
口を通つて延び、またアッセンブリ１５がケース内に挿
入されたときは、コアリング２０の外面とそれに共通な
前壁１７の外面とはケース１１の前部の内径の面に密接
に嵌合しリング２０がケース１１に機械的に結合される
ようになつている。アーマチュア・アッセンブリ４０は
次いで第２図に示す位置に挿入でき、この位置において
戻りばね５５の円弧状の端部５８は後壁の後方に延びる
環状部３５の環状面３９に着座し、プリンタワイヤ１４
はコア２２及び案内部２５に形成されたせばめられた孔
に通つて延びる。

低摩擦て耐摩耗．性のベアリング６５が穴ぐり部２６内
に収容されワイヤ１４と密接にかつ変位を許す係合をし
ている。アーマチュア４１の外径はステータ・アッセン
ブリ１５の円筒孔３４の内面に密接にかつ変位は許す係
合をする如きものである。ステータリンｌグ３０内の孔
３３はアーマチュア４１と遊嵌し、そのすき間は第２図
ではいく分誇張して示してある。実際の実施においては
、アーマチュアとステータリングが密に組合わせること
が望ましい。ステータリング３０の外径はケース１１の
拡大部１１ａと密に嵌合する如きものであり、磁束通路
を完成する。アーマチュア・アッセンブリ４０が、戻り
ばね５５の腕５６が上述のように面３９に着座した状態
で挿入された後、薄い押圧板７０がその外周部，を基準
面３８に着座させるようにして挿入される。

この位置において、押圧板７０はアッセンブリ４０の後
面６０に係合し後面６０と基準面３８とが同一平面内と
なる。カップ７２が緩衝材であるエネルギ吸収性ゴム又
は発泡性材のバッド７５を収容する。カップ７２はケー
スの部分１１ａと密な嵌合をしケース１１の折曲げられ
た端部７６によつて所定位置に保持されている。カップ
７２の環状の前方縁は半径方向に延びる基準面に突当つ
ており、この位置においてカップの深さとバッド７５の
厚さとは、バッド７５を予めわずかに圧縮する如きもの
で、これによつて押圧板７０が第２図に示すように基準
面に着座する通常の位置をとることが確実とされる。こ
のように、薄い金属又はデュポンのデルリン５０蒔のプ
ラスチックで作ることのできる押圧板７０はバッド７５
と共にケース１１内における衝撃受け兼はね返し装置を
構成していて、また押圧板７０は基準面３８におけるア
ーマチュア・アッセンブリ４０のための後方の突当て手
段を構成している。

組立てられた状態において、ばね５５の腕５６はアーマ
チュア・アッセンブリ４０をその着座位置即ち引込めら
れた位置に押圧するようにわすかに変形され即ち予め応
力をかけられている。この状態において軸線方向の空隙
７８がアーマチュア４１の前端とコアの後端とコアの後
端との間に形成される。空隙７８はアーマチュアの運動
量を規制しこれは０．５１醜（イ）．０２０インチ）か
ら０．６４Ｔｆｒｍ（イ）．０２５インチ）の間とする
ことができる。組立てられた後の空隙は、ステータ・ア
ッセンブリ１５及びアーマチュア・アッセンブリ４０が
共通の基準面を基に射出成形されているのて正確である
。アーマチュア・アッセンブリ４０のプラスチック部５
０に形成されたタブ５９は、戻り運動をするアッセンブ
リ４０の衝撃力を押圧板７０に伝達しそのエネルギをバ
ッド７５に吸収される後面６０の面積を増大する。

電気コイル８０が前壁及び後壁１７，１８の間の管状の
中央部１９のボビンに巻かれそこからの線は一般的手法
によりケース１１の壁を通して延ばすことができる。

第１１図に示したアーマチュア・アッセンブリの具体例
は、ワイヤ１４をだき込む構成を変形したものを示す。

この例では、ワイヤ１４の内端部１４ａはアーマチュア
４１内で波打つように成形しプラスチック部５０と接す
る面を増大させている。第１２図においてはワイヤ１４
の他の変形例が例され、ここではワイヤの内端部には第
７図に示した下方に曲げた端部５２の代りに豚尾即ちル
ープ１４ｂが形成されている。ループ１４ｂはワイヤを
アーマチュア・アッセンブリ内で固定するため、ばね５
５の内面に接してアッセンブリ４０２内に保持される。
プリンタワイヤ用ソレノイドが具体例として示されたが
、その構成的な特徴は、軸線方向作動型のソレノイド例
えば低コストの管状ソレノイド等に都合よく応用するこ
とができることは判ろう。７第５図に示した如き一体の
ステータの構成は、軸線方向作動型のソレノイドの低コ
ストのステータ・アッセンブリを提供するのに特に都合
がよく、コアは射出成形したプラスチック部内にだき込
ませることができ、該プラスチック部は同時にフソレノ
イドの取付手段となる前方の軸線方向延長部と、逆側に
おいてコイルを受ける管状のコイル受け面とを形成する
。

同様に一体のアーマチュア・アッセンブリを第７図に示
すように用いることができ、ここでプラスチック部は図
示のものとほぼ同様にしてアーマチュアを支持しまたリ
ーフ型のばねの中央をだき込みそのリーフ即ちばね腕部
が半径方向に延出するようになす。ワイヤ１４の代りに
非磁性材料の作動ロッドを用いてもよく、またプラスチ
ック部をソレノイドの外部まで軸線方向に延ばし有役な
作用をなさしめてもよい。アーマチュアとステータのい
づ゛れにもスリット４３と２３に対応する長手方向スリ
ットを設ける必要はないが、これらスリットは各々の磁
性部材を分割して磁石面積を増し応答時間を減じ、うす
電流を減じる作用をなす。

しかし作動力が小さく応答が遅くてもよい使用法の場合
その一方又は両方を省略でき、より低コストの部品が使
えるようにきる。ソレノイドの作動は前述の説明より明
らかであろう。

プリンタヘッド用ソレノイドの場合、個々のソレノイド
１０が複数プリンタヘッドに取付られる。種々の取付け
に応じて前述の如く多くの変形を延長部１２になすこと
ができる。ソレノイド５コイル８０はＤＣ電源により作
動され付勢により空隙７８を横切る磁束の作用でアーマ
チュア・アッセンブリ４０がコア２２に吸引される。ケ
ース１１はコアリング２０及びステータリング３０に磁
気的に結合されているので磁束の帰還路を形成冫する。
アーマチュア・アッセンブリ４０の前方への運動は、プ
リンタワイヤ１４が印刷媒体を打撃するようにそれに駆
動し、戻りばね５５の腕５６をわずかに変形させる。ソ
レノイドが消勢されると、ばね５５はアーマチュア・ア
ッセンブリをそ５の休止位置に戻し、衝撃は押圧板７０
に伝達されエネルギはパット７５によつて吸収される。
プラスチック部内にプリンタワイヤ１４を射出成形で鋳
込むことは、プリンタワイヤやアーマチュアに強く固定
する。アーマチュア４１内に長手方向のスリット４３と
対応するコア２２内の長手方向のスリット２３によつて
、寸法に比較し大きなりと高速作動とが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるプリンタワイヤ用ソレノイドの斜
視図；第２図は第３図の２−２線に沿つノつたソレノイ
ドの縦断面；第３図は第２図の３一３線に沿つたソレノ
イドの横断面図；第４図は第２図の４−４線沿つたソレ
ノイドの前方延長部の横断面図；第５図はソレノイドの
ステータ・アッセンブリの縦断面図：第６図は第５図の
６−６線に沿つてステータ●アッセンブリの横断面図：
第７図はアーマチュア・アッセンブリの縦断面図；第８
図は射出成形前の管状のアーマチュアの斜視図；第９図
はアーマチュア●アッセンブリの後部立面図；第１０図
は第７図の１０−１０線に沿つたアーマチュア・アッセ
ンブリの拡大横断面図；第１１図は第７図のものに類似
するがプリンタワイヤを固定する他の構成を示すアーマ
チュア・アッセンブリの断面とした部分図；第１２図は
プリンタワイヤの他の変形例を示すその内端部の斜視図
である。 １１・・・・・・ケース、１４・・・・・・プリンタワ
イヤ、１５・・・・・・ステータ◆アッセンブリ、１７
・・・・・・前壁、１８・・・・・・後壁、２０・・・
・・・コアリング、２２・・・・・・コア、３０・・・
・・・ステータリング、４０・・・・・・アーマチュア
・アッセンブリ、４１・・・・・アーマチュア、５０・
・・・・・プラスチック部、５５・・・・・・ばね、７
５・・緩衝性のブロック。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一部をプラスチックで作られたステータ・アッセン
   ブリと、やはり一部をプラスチックで作られまた操作対
   象を作動させるように設けられたアーマチュア・アッセ
   ンブリと、ステータ・アッセンブリとアーマチュア・ア
   ッセンブリとを組合わせた状態に保つケースと、を有す
   るソレノイドにおいて、ステータ・アッセンブリは隔置
   された前壁及び後壁を有するボビン形状に作られ、前壁
   が導磁性材料のコアリング、後壁が導磁性材料のステー
   タリングをそれぞれだき込むようになされ、またステー
   タ・アッセンブリはさらにコアリングとステータリング
   との間に延びかつこれらに磁気的に結合された導磁性材
   料の中空の軸線方向に延びるコアもだき込んでいる点と
   、アーマチュア・アッセンブリは、ステータリングを通
   つてボビン形状の中に入りコアから間をあける位置まで
   延び通常は該コアとの間に空隙を形成するアーマチュア
   を支持するプラスチック部を有している点と、前記アー
   マチュア・アッセンブリをその休止位置に戻すためのば
   ねを有する点と、前記ケースは導磁性の金属で作られ、
   該ケースがステータを包囲してステータリングとコアリ
   ングとの間に磁束の帰還路を形成している点とを特徴と
   するソレノイド。 ２ 特許請求の範囲第１項記載のソレノイドにおいて、
   中空のコアは長手方向に延びるストリットを有している
   点をさらに特徴とするソレノイド。３ 特許請求の範囲
   第１項記載のソレノイドにおいて、アーマチュアが中空
   に作られ長手方向に延びるスリットを有している点をさ
   らに特徴とするソレノイド。 ４ 特許請求の範囲第１項記載のソレノイドにおいて、
   前記ばねはリーフ型のばねでありアーマチュア・アッセ
   ンブリのプラスチック部はこのばねをだき込んでおり、
   該ばねはプラスチック部に包含された中央部と半径方向
   に延びる複数の腕とを有しており、該腕の端部はステー
   タ・アッセンブリの後壁に接しアーマチュア・アッセン
   ブリに対するばね支持を与える如く位置決めされている
   点をさらに特徴とするソレノイド。 ５ 特許請求の範囲第１項記載のソレノイドにおいて、
   前記操作対象はプリンタワイヤであり、該プリンタワイ
   ヤの一端がアーマチュア・アッセンブリのプラスチック
   部にだき込まれている点をさらに特徴とするソレノイド
   。 ６ 特許請求の範囲第１項記載のソレノイドにおいて、
   弾性を有しエネルギ吸収性のある材料のブロックがケー
   ス内においてアーマチュア・アッセンブリのためのはね
   返り用突当たり面を形成するように位置決めされている
   点をさらに特徴とするソレノイド。