JPS6178107A - ハンマ−ソレノイド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は、シリアルプリンタの印字ヘッド、特にディジ
ー型活字ホイールの活字を激打するハンこの棟ハンマー
ソレノイドは、％１区に不されるものが一般的である。

すなわち、ハンマーソレノイドｌは、基本構成要素とし
て長平方向に変位自在な中間段部２ａを有する可動鉄心
２と、可動鉄心２を支持する軸受３．４と、可動鉄心２
の外周に配置されるコイル枠５と、コイル枠５に巻回さ
れるコイル６と、有段円筒状に旋盤加工されてコイル６
の励磁時にその内周段部７ａが前記中間段部２ａを吸引
する第１のヨーク７と、鍔付き有底円筒状に旋盤加工さ
れて第１のヨーク７とともに磁気回路と電磁石装置１の
ハウジングとを構成する第２のヨーク８と、可動鉄心２
が変位した後にこれを元の状態に復帰させるため一端を
前記中間段部２ａに当接したコイル状の復帰ばね９とを
含む。

このハンマーソレノイド１における可動鉄心２の変位に
伴う磁気吸引力特性及びばね負荷特性は、第２図の如き
もので、ライン１）は復帰ばね９のばね負荷特性、ライ
ン１２は感動励磁のときの可動鉄心２の吸引力特性をそ
れぞれ示している。

コイル６にパルス電圧が印加されると可動鉄心２が矢符
Ｗ方向へ変位し、活字駆動部となる可動鉄心２の先端部
（第１図の右万端部）が、例えばディジーホイールの活
字（図示せず）を激打し、その後復帰ばね９のばね力に
より元の状態に復帰する。かかる一連の動作によって印
字動作が行われる。

さらにこのハンマーソレノイド１の動作状態を第２図に
基すいて詳細に説明すると、コイル６が励磁されると第
１のヨーク７の内周段部７ａが可動鉄心２の中間段部２
ａを吸引するところの吸引力が復帰ばね９のばね力に勝
って可動鉄心２は矢符Ｗ方向に変位し始める。可動鉄心
２が矢符Ｗ方向に変位するにつれて前記した内周段部７
ａと中間段部２ａ間の空隙も小さくなり、変位途中にお
いて吸引力がピーク値Ｐ１に達する。その後さらに可動
鉄心２が変位して第１のヨーク７と可動鉄心２間で授受
される磁束が変位方向に対して直交するようになると、
吸引力は急速に低下することとなりばね負荷特性を示す
ライン１）と点Ｐ２において交差しさらに低下していく
やしかしながら、この交差点Ｐ２に達するまでの運動エ
ネルギー（第２図における斜線で示す領域Ａｌ）によっ
て、可動鉄心２は復帰ばね９のばね力に抗して変位完了
位置まで到達することが可能となる。変位完了位置に達
した後に可動鉄心２は、復帰ばね９のばね力により元の
位置まで復帰する。

このものにあっては、可動鉄心２の変位方向に平行な磁
束、つまり磁気吸引力として有効に作用する磁束の授受
を行わしめる第１のヨーク７と可動鉄心２間の対向面積
が大きくできず、従って可動鉄心２の高速化（ピーク値
Ｐ１を大きくする）を図るには消費電力が増し、消費電
力を抑えれば（ピーク値Ｐ１を小さくする）高速化が阻
害される等の問題点を有している。　また、両ヨーク７
．８は、円筒状であるため旋盤加工等により製造せねば
ならず、従って製造コストの上昇を来すものであった。

〔発明の目的］ 本発明は、上記事由に鑑みてなしたものであって、その
目的とするところは、磁気吸引力を有効に利用すること
により磁気効率を高めて低消費電力化及び動作の高速化
を達成し、しかも製造コストの低減が図れるハンマーソ
レノイドを提供するにある。

［発明の開示］ 本発明に係るハンマーソレノイドは、長手方向の一方側
に活字駆動部、他方側の端面とこれに連なる外周胴に磁
束授受部、一方側の中間段面に吸引部、他方側の中間段
面に係止部を有したプランジャと、前記吸引部に対面し
中心に前記活字駆動部が挿通ずる挿通孔を設けた固定鉄
心と、前記プランジャの外周に巻回されたコイルと、断
面形状がコ字状に形成されその連結片に前記固定鉄心を
結合しその側片が前記コイルの外周に位置する第１のヨ
ークと、前記第１のヨークの側片端部に磁気結合された
第２のヨークと、前記第２のヨークに磁気結合され前記
磁束慢受部を構成する外周胴に対面する内周胴を有した
第２の固定鉄心と、前記プランジャを前記固定鉄心より
離反するようばね付勢する復帰ばねとを備え、前記プラ
ンジャは、前記コイルの励磁時には前記固定鉄心に吸引
されて変位し、その変位量が所定量に達した後において
磁束授受部に前記変位方向と逆方向の吸引力が作用せし
められることを特徴とするものである（実施例） 以下本発明の一実施例を第３図乃至第６図に基すいて説
明する。

このハンマーソレノイド１）は、基本構成要素たコイル
１５と、固定鉄心１３を磁気結合した第１のヨーク１６
と、第１のヨーク１６に磁気結合された第２のヨーク１
７と、第２のヨーク１７に磁気結合されプランジャ１２
の他方側の外周側に対面する第２の固定鉄心１４と、プ
ランジャ１２を復帰させる復帰ばね１８とを含む。

プランジャ１２は、磁性材料よりなり、長手方向の一方
側に活字駆動部２１．他方側の端面１２ａとこれに連な
る外周側１２ｂに磁束授受部２２、一方側の中間段面に
吸引部２３．他方側の中間段面に係止部２４を有する。

吸引部２３は、固定鉄心１３に対面するとともに固定鉄
心１３に向けて先細に円錐台状をなしている。一方、磁
束授受部２２を構成する外周側１２ｂの基部に係止部２
４が位置するので、吸引部２３から係止部２４に至る外
周側１２ｃは前記外周側１２ｂより大径となる。活字駆
動部２１は、吸引部２３の中心軸線上にて固定鉄心１３
を貫通し一方側に延伸している。なお、活字駆動部２１
は、プランジャ１２に一体的に設けてもよいが、実施例
ではプラスチックにて形成された別部材としである。

固定鉄心１３は、磁性材料よりなり、その端面１３ａが
プランジャ１２の吸引部２３に対応した形状に形成され
磁気空隙Ｇ１を介して対面し、その中心に活字駆動部２
１が変位自在に挿通ずる挿通孔１３ｂを設けである。

コイル１５は、プランジャ１２と固定鉄心１３とを合わ
せた長さと同程度の円筒部５１ａとフランジ部５１ｂ、
５１Ｃからなるコイル枠５１に巻回される。コイル枠５
１は、その円筒部内周胴５１ｄ、がプランジャ１２の外
周側１２ｃより若干大径にしてあり、従ってプランジャ
１２を長手方向に変位自在に配設しているのである。５
１ｅはコイル枠５１の位置決めのためフランジ部５　ｌ
　ｂ。

５１Ｃに突設した突起である。

第１のヨーク１６は、磁性板材料よりなり、対向する両
脚片（側片）１６ａと両脚片１６ａを連結する連結片１
６ｂにてコ字状に形成されその連結片１６ｂの内側に固
定鉄心１３を結合し、その両脚片１６ａがコイル１５を
被うようにその外周に位置する。

第２゛のヨーク１７は、磁性板材料よりなり、略中夫に
後述する第２の固定鉄心の固着孔１７ａを有して方形板
状に形成され、コイル枠５１の固定を兼ねて第１のヨー
ク１６の両脚片端部１６ｃに磁気結合される。

第２の固定鉄心１４は、磁性材料よりなり、外周に段を
有する円筒状に形成されて前記固着孔１７ａに固着され
る。これの内周胴１４ａは、磁気空隙Ｇ２を介して磁束
授受部２２を構成する外周側１２ｂに対面している。ま
たプランジャ１２（ＩＩＯ端面１４ｂは、プランジャ１
２が復帰した際に、緩衝部材２５を介してその係止部２
４を受け、プランジャ１２の停止位置を決める。

１６ｄは固定鉄心１３の結合孔、１６θは突起５１ｅの
嵌合孔、１６ｆはねし孔でそれぞれ連結片１６ｂに穿設
される。１６ｇは両脚片端部１６Ｃに形成した第２のヨ
ーク１７の結合用凹部、１７ｄはその端部に形成した結
合用突部、１７ｅは突起５１ｅの嵌合孔である。

しかして、プランジャ１２　（吸引部２３）−磁気空隙
Ｇ１−固定鉄心１３−第１のヨーク１６−第２のヨーク
１７−第２の固定鉄心１４−磁気空隙Ｇ２−プランジャ
１２（磁束授受部２２）という経路で磁気回路が形成で
きる。

２７はプラスチックのような非磁性材料よりなるガイド
フレームで、開口縁に鍔部２７ａを有するコツプ状に形
成され、かつその底部２７ｂに活字駆動部２１の先端部
２１ａが挿通する長方形の挿通孔２７ｃが形成される。

２７ｄは第１のヨーク１６のねじ孔１６ｆに対応する取
着孔、２７ｅは嵌合孔１６ｅに対応しこれを貫通してき
たコイル枠５１の突起５１８の嵌合孔でそれぞれ鍔部２
７ａに穿設される。２７ｆは長方形の挿通孔２７Ｃと交
差するよう底部２７ｂに形成される高速動作用の通気孔
である。

前記した活字駆動部２１は、先端部２１ａが薄平板状に
基端部２１ｂが円柱状にそして中間部２１ｃが大径円板
状に形成されている。この先端部２１ａは、ディジー型
活字ホイールの小型化に対応するためなるべく薄くする
のが望ましい。

しかして、活字駆動部２１の基端部２１ｂを固定鉄心１
３の挿通孔１３ｂに挿通し、中間部２１Ｃにコイル状の
復帰ばね１８を載置して先端部２１ａがガイドフレーム
２７の挿通孔２７ｃに挿通せしめるようガイドフレーム
２７をねじ２８でもって第１のヨーク１６の連結片１６
ｂに取着する。従って、復帰ばね１８が活字駆動部２１
とガイドフレーム２７の底部２７ｂ間に圧縮弾装される
ので、活字駆動部２１の基端部２１ｂ端面がプランジャ
１２の吸引部２３先端に弾接し、よって復帰ばね１８は
プランジャ１２を固定鉄心１３より離反するようばね付
勢するのである。２９は緩衝部材である。

（動作） 第６図は、ハンマーソレノイド１）におけるプランジャ
１２の変位に伴う磁気吸引力特性及びばね負荷特性を示
すもので、ライン１３は復帰ばね１８のばね負荷特性、
ライン１４は感動励磁のときのプランジャ１２の吸引力
特性であり、コイル１５にパルス電圧が印加されるとプ
ランジャ１２が矢符Ｗ方向へ変位し、プランジャ１２の
活字駆動部２１が例えばディジーホイールの活字（図示
せず）を激打し、その後パルス電圧の消滅とともに復帰
ばね１８のばね力により元の状態に復帰する。かかる一
連の動作によって印字動作が行われる。

さらにこのハンマーソ【ツノイド１）の動作を詳細に説
明すると、第３図の状態はコイル（５が励磁されていな
い状態であって、プランジャ１２は復帰ばね１８のばね
力のみの影響を受けて固定鉄心１３から離反した位置で
安定している。

この状態においてコイル１５が励磁されると、磁束φが
プランジャ１２−磁気空隙Ｇ１−固定鉄心１３−第１の
ヨーク１６→第２のヨーク１７−第２の固定鉄心１４−
磁気空隙Ｇ２−プランジャ１２（磁束授受部２２）とい
う経路の磁気回路を流れる。磁束φは磁気空隙Ｇ１にお
ける流れがプランジャ１２の軸線方向、つまり変位方向
であるから、固定鉄心１３がプランジャ１２を吸引する
磁気吸引力として作用し、一方磁気空隙Ｇ２における流
れ（磁束授受部２２の外周円１２ｂと第２の固定鉄心１
４の内周胴１４ａとがオーバーランプしている部分）が
プランジャ１２の軸線方向に直交方向であるから、プラ
ンジャ１２をその長手方向に変位させるための磁気吸引
力としては作用しない。この吸引力特性がライン１４で
あって復帰ばね１８のばね力に勝るので、プランジャ１
２は矢符Ｗ方向へ変位し始める。

プランジャ１２が矢符Ｗ方向に変位するにつれて磁気空
隙Ｇ１が小さくなり、変位途中において吸引力がピーク
値Ｐ３に達する。この間磁気空隙Ｇ２において磁束φの
授受が行われる前記したオーバーランプ量は次第に減少
するものの、依然として磁束φの殆どはプランジャ１２
の軸線方向に直交方向である。しかし１、吸引力のピー
ク値Ｐ３を越えるあたりから磁束φの授受はプランジャ
１２の端面１２ａと第２の固定鉄心１４の内周胴１４３
間でも行われるようになる。その際の磁束φの流れはプ
ランジャ１２の軸線方向に対し傾斜するので、変位方向
と逆方向の吸引力が作用することとなって吸引力は急速
に低下する。もっとも、それまでの運動エネルギー（第
６図における斜線で示す領域Ａ２）によって、プランジ
ャ１２は復帰ばね１８のばね力に抗して変位完了位置ま
で到達することが可能である。

第５図の状態はプランジャ１２の変位量が最大になった
状態で、プランジャ１２の端面１２ａと第２の固定鉄心
１４の内周胴１４ａのオーバーラノブＩｄはかなり小さ
くなり、従ってそれまでの変位方向と逆方向の吸引力が
大きくなり、吸引力はＰ４まで低下する。

このように吸引力がピーク値Ｐ３を越えた後急速に低下
することは、プランジャ１２の復帰動作を高速化するの
に好適であって、プランジャ１２の変位量が最大になっ
た状態のオーバーランプ量ｄを適宜選択することにより
所望の動作特性が得られる。

この状態においてコイル１５が消磁されると、復帰ばね
１８のばね力によってプランジャ１２が復帰し、端面１
２ａが１衝部材２５を介して第２の固定鉄心１４の端面
１４ｂに当接し、停止位置に戻る。

このハンマーソレノイド１）にあっては、プランジャ１
２の吸引部２３と固定鉄心１３の端面１３ａとが同軸上
で対面しているので、磁束の授受を行わしめる両部材の
対向面積が大きくできて磁気効率が高められ、従って低
消費電力でもって大きな磁気吸引力が得られ動作の高速
化が達成できる。また、その吸引部２３を円錐台状に形
成し端面１３ａをこれと対応した形状に形成することに
よって上記効果がより高められる。勿論、円錐台状の傾
斜の程度を変えれば磁気吸引力特性の調整もできる。さ
らに、プランジャ１２が固定鉄心１３に吸引されて変位
し、その変位量が所定量に達した後において磁束授受部
２２に前記変位方向と逆方向の吸引力が作用せしめられ
るので、磁気吸引力はプランジャ１２の復帰動作にも寄
与させられて動作の高速化がより高められる。加えて第
２の固定鉄心１４の内周胴１４ａが略全域に亘って磁束
授受部２２を構成する外周用１２ｂに対面しているので
、磁束の流れが円滑になる。

第７図及び第８図は第２実施例で、前記実施例と同一部
材には同一符号が符しである。このものは、前記実施例
の第２の固定鉄心２４を変形している。すなわち、第２
の固定鉄心３４を外周に段を有する有底円筒状とし、プ
ランジャ１２が復帰した際、その端面１２ａが緩衝部材
２５を介して底部３４Ｃに当接する。また内周胴３４ａ
の軸方向長さが若干短くなって、プランジャ１２の変位
量が最大になった状態ではオーバーラツプする部分はな
くなり、プランジャ１２の端面１２ａと第２の固定鉄心
３４の端面３４ｂ間に軸方向間隙ｄが住しるようにしで
ある。

第９図及び第１０図は第３実施例で、前記実施例と同一
部材には同一符号が符しである。このものは、前記実施
例の第２の固定鉄心２４，３４、第２のヨーク１７及び
コイル枠５１を変形している。すなわち、第２の固定鉄
心４４を有底円筒状とし、その底部４４ｃ外表面を第２
のヨーク４７に当接させており、従って底部４４ｃ及び
第２のヨーク４７の略中夫には小径の通気孔４４８．４
７ａが設けである。そしてプランジャ１２の変位量が最
大になった状態では第２実施例と同様に軸方向間隙ｄが
生じるようにしである。また、コイル枠４１の内周胴４
１硫には第２のヨーク４７側端而から第２の固定鉄心４
４の長さと等しい位置に内方に突設したリング状凸部４
１ｆを有している。従って第２の固定鉄心４４は、リン
グ状凸部４１ｆと第２のヨーク４７間で挟持されること
となって、固着作業を不要とする。

ナオ、プランジャ１２の活字駆動部２１は、プランジャ
１２と一体的に形成しても前記した効果を奏するが、非
磁性材料にて形成してガイドフレーム２７で支持しかつ
復帰ばね１８にてプランジャ１２の吸引部２３先端に弾
接するようにすれば、変位動作部材を支持する各挿通孔
の心ずれが生じても弾接箇所がこれを吸収し安定した変
位動作を補償する。製造面においても、複雑な形状を必
要とする活字駆動部２１をプラスチック成型加工にする
ことでコスト低減が図れる。

マタ、両ヨーク１６．１７は、磁性板材料にて形成され
るものであるから、従来のもののように旋磐加工等によ
る製造を必要とせず、簡単なプレス加工にて製造できコ
スト低減が図れる。実施例では第１のヨーク１６をコ牢
状に、第２のヨーク１７を方形板状にしたもので説明し
たが、第１のヨーり１６ｔ−プレス加工（絞り加工）に
ょル育底円筒状に、第２のヨーク１７を円板状にしても
よく、要は第１のヨーク１６の断面形状がコ字状であれ
ばよいのである。

本発明に係るハンマーソレノイドは、低消費電力で高速
動作が要求されるソレノイドとしても応用可能である。

［発明の効果］ 本発明のハンマーソレノイドは上記した如く構成したも
のであるから、磁気吸引力を有効に利用することにより
磁気効率を高めて低消費電力化及び動作の高速化を達成
し、しかも製造コストの低減が図れる効果を奏するもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図はハンマーソレノイドの一般例を示す断面図、第
２図はその磁気吸引力及びばね負荷特性図、第３図乃至
第６図は本発明の一実施例を示すもので、第３図は断面
図、第４図は分解斜視図、第５図は可動鉄心の変位量が
最大になった状態を示す断面図、第６図は磁気吸引力及
びばね負荷特性図、第７図は本発明の第２実施例を示す
断面図、第８図はその分解斜視図、第９図は本発明の第
３実施例を示す断面図、第１０図はその分解斜視図であ
る。 １）・・・ハンマーソレノイド、１２−プランジャ、１
３−固定鉄心、１３ａ・・・固定鉄心の端面、１４．３
４．４４・−・第２の固定鉄心、１５・・・コイル、１
６・〜・第１のヨーク、１７．４７−・・第２のヨーク
、１８・−・復帰ばね、２１・・・プランジャの活字駆
動部、２２−・プランジャの磁束授受部、２３−・・プ
ランジャの吸引部、２４−プランジャの係止部、２７・
・・ガイドフレーム、５１．４１・・−コイル枠。 特許出願人　　松下電工株式会社 代理人弁理士　　　　竹光　敏丸 くはか２名）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）長手方向に変位自在に配設され、長手方向の一方
   側に活字駆動部、他方側の端面とこれに連なる外周胴に
   磁束授受部、一方側の中間段面に吸引部、他方側の中間
   段面に係止部を有したプランジャと、前記吸引部に対面
   し中心に前記活字駆動部が挿通する挿通孔を設けた固定
   鉄心と、前記プランジャの外周に巻回されたコイルと、
   断面形状がコ字状に形成されその連結片に前記固定鉄心
   を結合しその側片が前記コイルの外周に位置する第１の
   ヨークと、前記第１のヨークの側片端部に磁気結合され
   た第２のヨークと、前記第２のヨークに磁気結合され前
   記磁束授受部を構成する外周胴に対面する内周胴を有し
   た第２の固定鉄心と、前記プランジャを前記固定鉄心よ
   り離反するようばね付勢する復帰ばねとを備え、前記プ
   ランジャは、前記コイルの励磁時には前記固定鉄心に吸
   引されて変位し、その変位量が所定量に達した後におい
   て磁束授受部に前記変位方向と逆方向の吸引力が作用せ
   しめられるハンマーソレノイド。
2. （２）前記プランジャの活字駆動部は、非磁性材料にて
   形成されてなり、前記第１のヨークの連結片に取着され
   たガイドフレームに支持されかつ前記復帰ばねにて前記
   プランジャの吸引部先端に弾接されている特許請求の範
   囲第（１）項記載のハンマーソレノイド。
3. （３）前記プランジャの吸引部は、円錐台状に形成され
   前記固定鉄心の前記吸引部に対面する端面がこれと対応
   した形状に形成されている特許請求の範囲第（１）項又
   は第（２）項記載のハンマーソレノイド。