DE2939829A1

DE2939829A1 - Antriebsvorrichtung fuer ein druckorgan eines schnelldruckers

Info

Publication number: DE2939829A1
Application number: DE19792939829
Authority: DE
Inventors: Claude Michel Juvet
Original assignee: Seitz AG
Current assignee: Seitz AG
Priority date: 1978-11-09
Filing date: 1979-10-01
Publication date: 1980-05-22
Also published as: JPS5567485A; FR2440834A1

Description

SCHIFF W. FDNER STREHL SCHOBEL-HOPF EBBINGHAUS FINCK —«3"— Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für eine Drucknadel eines Schnelldruckers.

Druckgeräte mit schnellen Typen, beispielsweise bestimmte Endausgabestellen von Rechnern, haben Köpfe, die sich horizontal auf.einem Laufstück bzw. Schlitten mit Richtung auf das zu bedruckende Papier verschieben. Sehr häufig ist ein Farbband zwischen dem Kopf und dem Papier angeordnet. Der Kopf hat eine bestimmte Anzahl, im allgemeinen 7, Nadeln, die in Längsrichtung derart bewegt werden können, daß ihre Spitzen auf die zu bedruckende Oberfläche schlagen. Die Nadeln sind übereinander angeordnet. Die gleichzeitige Betätigung aller Nadeln bildet somit eine vertikale Linie auf dem Druckträger.

Weit verbreitet sind elektromagnetische Einrichtungen zum Betätigen der Nadeln der Druckköpfe. Das in einer Spule erzeugte Magnetfeld verursacht die Axialverschiebung eines Kerns im Inneren des Solenoids. Der Kern kann entweder direkt an der Drucknadel befestigt oder damit unter Zwischensetzung eines Schiebers bzw. eines Flügels verbunden sein.

In diesen beiden Fällen erfolgt die Rückführung des"Kerns in die Ausgaigsstellung im allgemeinen durch die Wirkung einer Rückstellfeder. Die Wirkung der Rückstellfeder hat mehrere Nachteile. Ein erster Nachteil betrifft die Zuverlässigkeit. Die Feder ist in der Anordnung ein empfindliches Element, das brechen kann. Sie ist eine Einrichtung, die einer großen Anzahl von Biegungen mit hoher Frequenz ausgesetzt ist. So drucken in der Praxis die gegenwärtig eingesetzten Druckköpfe im Mittel zwischen 180 und 250 Zeichen pro Sekunde. Die Nadel muß somit mit einer Frequenz verschoben werden, die um wenig-

030021/06 12

ORIGINAL INSPECTED

SCHIFF V. FUNER STREHL SCHOBEL-HOPF EBBINGHAUS FINCK

stens das Fünffache höher ist, beispielsweise bei der Bildung einer horizontalen Linie. Somit gelangt man zu Frequenzen in der Größenordnung von 1500 Hz. Um Ausfälle zu vermeiden, wird deshalb gewöhnlich empfohlen, die Federn nach 750 Millionen bis zu einer Milliarde Zeichen auszuwechseln.

Ein zweiter Nachteil der Feder ergibt sich daraus, daß sie ausgewechselt werden muß. Das Auswechseln findet gleichzeitig mit einem Nadelwechsel statt. Die gleichzeitige Einstellung der Nadellänge und der Spannung der Rückstellfeder erfordert den Einsatz eines Spezialisten, der über entsprechende Meßgeräte verfügt.

Ein dritter Nachteil der Feder ergibt sich aus der Kraft, die sie dauernd ausübt und die der Verschiebung der Nadel entgegenwirkt. Diese Gegenkraft, die die Nadel ausübt, nimmt mit der Verschiebung der Nadsl zu. Dieser Nachteil führt zu mehreren Folgen. Eine erste Folge besteht darin, daß ein ausreichender Energieeinsatz vorgesehen wird, um die Federwirkung zu überwinden. Eine zweite Folge 3ra\l·'- sich daraus, daß der zusätzliche Energieeinsatz sich in eine höhere Erwärmung der Antriebseinrichtung umsetzt. Diese Erwärmung muß somit entweder durch Belüftung, durch Volumenvergrößerung oder durch Kühler beseitigt werden. Eine dritte Folge ist die, daß die Schlagkraft der Nadel am Ende ihrer Bahn minimal ist, während sie gerade dort maximal sein sollte. Die letzte Folge und die nachteiligste^ ergibt sich daraus, daß die Federwirkung die Taktzahl verlangsamt, mit welcher die Nadel bewegt werden könnte.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, eine Antriebsvorrichtung für schnelle Drucknadeln zu schaffen, bei welcher die genannten Nachteile beseitigt sind und die es ermöglicht, die Schlaggeschwindigkeit auf höhere Taktzahlen von 500 Zeichen pro Sekunde zu steigern. Diese Aufgabe wird durch wenigstens eine Magnetspule, die auf einen Tauchkern wirkt, und wenigstens einen Permanentmagneten gelöst,

030021/0612

ORiGiNAL INSPECTED

SCHIFF ν. FONER STREHL SCHOBEL-HOPF EBBINGHAUS FINCK ~*>~ ) O '3!'] Q Z 9

der in den Magnetkreis des Elektromagneten eingesetzt ist.

Die Vorwärtsbewegung der Nadel wird durch einen elektrischen Impuls hervorgerufen, der in der Spule oder in einer der Spulen abgegeben wird. Außer der Reibungskraft der Nadel in ihrer Hülse wirkt der Verschiebung der Nadel keine Reaktionskraft entgegen. Das Rückstellen der Nadel erfolgt nicht mehr durch eine Feder, sondern durch einen zweiten Impuls mit entgegengesetzten Vorzeichen in der Spule oder in der Rückstellspule. Die Wirkung des Permanentmagneten besteht darin, die Nadel nach Durchlauf der Bahn an dem einen oder anderen Ende zu halten. Seine Wirkung trägt zu der Verschiebung der Nadel in der einen Richtung wie in der anderen bei und ist niemals bremsend.

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 scheraatisch im Axialschnitt eine bekannte Antriebsvorrichtung;

Fig. 2 schen-it isch im Axialschnitt eine Antriebsvorrichtung nach der Erfindung mit einem Tauchkern und zwei Spulen;

Fig. 3 schematisch im Axialschnitt eine Vorrichtung mit einer Spule;

Fig. 4 schematisch im Axialschnitt eine Vorrichtung mit einem Flügel und zwei Spulen; und

Fig. 4a einen Schnitt längs der Linie IV-IV von Fig. 4.

Das Magnetfeld der Spule 1 der bekannten Vorrichtung von Fig. 1 wirkt auf einen Kern 2 aus Weicheisen. Die Rückstellung erfolgt mittels einer Rückstellfeder 3, deren Spannung mit einer Stellschraube 4 eingestellt wird.

Die in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung nach der Erfindung weist keine Feder mehr auf. Die Ausführungsform von Fig. 2 hat zwei Magnetspulen 11a und 11b, wobei die Permanentmagneten 12

030021 /0612 ORIGINAL INSPECTED

SCHIFF ν. FDNER STREHL SCHOBEL-HOPF EBBINSHAUS FINCK

9 [ j ^ ' | 3 2

symmetrisch um die Nadel 13 zwischen den Spulen 11a und 11b und annähernd gegenüber einem Tauchkern 14 aus Weicheisen angeordnet sind. Der Tauchkern 14 ist an der Nadel 13 befestigt. Die Nadel 13 ist vorzugsweise von einer Hülse 15 umgeben, die sie bis zum Druckkopf führt. Gemäß einer Ausführungsform kann die Zentrierung des Kerns durch Längsführungslager gewährleistet werden. Die Lager können Lochscheiben aus einem verschleißfesten Hartmaterial, wie Korund oder ein hartes Sintermetall , sein. Gemäß einer weiteren Variante ist die Hülse ihrerseits häufig eine Schraubenfeder mit aneinanderstoßenden Windungen, die die Funktion des Lagers ausübt.

Der Innenabschnitt 16' und der Außenabschnitt 16'' des Jochs bestehen aus einem magnetischen Material und können beispielsweise so ausgebildet sein, daß sie der Antriebsvorrichtung eine zylindrische Form geben. Die Permanentmagneten können dann in eine Kunststofform oder in eine Keramikform eingeführt werden, die die allgemeine Form einer dicken Scheibe mit radialen Bohrungen für die Aufnahme der Magnete hat. Die Magnete sind in beliebiger Anzahl kon~ercrisch zur Achse der Vorrichtung angeordnet. Die radiale Resultierende der Felder auf die Achse ist vorzugsweise Null_, da sonst der Kern dauernd einer Radialkraft ausgesetzt wäre, welche die Lagerreibung erhöhen würde. Um dies zu erreichen genügt es, die Magnete symmetrisch oder in regelmäßigen Abständen um die Achse herum anzuordnen.

Die Pfeile 17 und 18 veranschaulichen die Feldlinien der jeweiligen Permanentmagnete 12 und der Antriebsspule 11b. Wenn die Antriebsspule 11b erregt ist, sieht man, daß die Feldlinien sich in der Achse im Inneren der Spule 11b zu denen des Permanentmagneten addieren und in der Achse im Inneren der anderen Spule 11a entgegenwirken, bei der es sich um die Rückstellspule handelt. Die Induktion der Antriebsspule 11b ist ausreichend, um die Wirkung der Permanentmagneten 12 wenigstens zu annulieren. Der Tauchkern wird dann zur Antriebsspule 11b gezogen und nimmt die Nadel 13 mit. Man sieht, daß die Wirkung der Permanentmagnete

030021/0612 ORIGINAL INSPECTED

2 9 3 J 3 2

zur Bewegung der Nadel beiträgt und in keinem Augenblick dieser Phase für die Nadel bremsend wirkt. Wenn die Erregung auf die Antriebsspule 11b aufgehoben wird, und an die Rückstellspule 11a angelegt wird, stellt sich der entgegengesetzte Effekt ein. Hier wirken die Elektromagneten nicht als Bremse für die Bewegung.

Im Gegensatz dazu ist die Wirkung der Permanentmagneten so, daß die Verschiebung der Nadel am Ende der Bahn beschleunigt wird, unabhängig von der Richtung der Verschiebung.

Die Wirkung der Permanentmagneten ist weiterhin derart, daß die Nadel am Bahnende an dem einen wie an dem anderen Ende bei Fehlen eines Impulses gehalten wird. Dies zeigt die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die bekannten Vorrichtungen, die insgesamt nach dero Prinzip von Fig. 1 arbeiten, müssen mit einer Spannung von 12 bis 28 V bei einem mittleren Strom von 2,5 A gespeist werden. Es sind also etwa 30 W Verlustwärme. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich die Spannungen auf 9 bis 10 V bei einem Strom von 1 bis 1,5 A senken. Dies bedeutet, daß nur mehr 10 bis 15 W Verlustwärme vorliegen.

Die Dauer des elektrischen Impulses, der für die Verschiebung der Nadel erforderlich ist, läßt sich um einen Faktor von wenigstens 10 senken.

Der Schlagtakt als Zeichen pro Sekunde wird somit wenigstens um den Faktor 10 verbessert. Die Schlagkraft der Nadel am Ende der Bahn kann 30 bis 40 N erreichen. Die Verschiebung erfolgt auf einigen Zehntel Millimetern.

Die Steuerung der Spulen erfolgt insgesamt durch Kondensatorentladungsschaltungen. Es ist insbesondere die Steuerung der Impulse mit entgegengesetzem Signal an einer Spule, welche die Taktfolge der Ausführungsform von Fig. 3 beispielsweise auf etwa 300 Zeichen pro Sekunde begrenzt. Die Funktionsweise dieser

030021 /061 2

ORIGINAL INSPECTED

SCHIFF ν. FONER STREHL SCHaBEL-HOPF EBBINGHAUS FINCK

O 'J '^ O O Q

τ< O ν O L. V

Ausführungsform ist der vorhergehenden ähnlich. Trotz dieses Nachteils besteht der Vorteil dieser Ausführungsform in der verringerten Abmessung für äquivalente Leistungen bezogen auf bekannte Vorrichtungen.

Fig. 4 zeigt eine mögliche Ausführungsform einer Antriebsvorrichtung mit Flügeln. Es sind die gleichen wesentlichen Bauteile wie vorstehend beschrieben, vorgesehen, d.h. die Spulen 21a und 21b, die Permanentmagnete 22, der Tauchkolben 24 und das Joch 26. Der Tauchkolben 24 nimmt auch einen Flügel 29 mit, mit welchem die Nadel außerhalb der Antriebsvorrichtung verbunden ist. Der Flügel 29 ist auf der anderen Seite an dem Joch festgelegt und bewirkt somit eine Hebelarmbewegung mit einem Festpunkt.

Vorrichtungen dieser Ausgestaltung sind bekannt. Sie werden nebeneinander längs eines Umfangs angeordnet, wobei die Flügel zur Mitte gerichtet sind. Die Ausgangspunkte der Nadeln zum etwa zehn Zentimeter entfernten Druckknopf sind so viel weiter angenähert, ;.·: ;u3 man größere Krümmungsradien erhalten kann.

Bei der speziellen Ausführungsform von Fig. 4 besteht der Tauchkolben 24 aus einem Weicheisenstück, das eine zentrale Nut zwischen zwei gebauchten Scheiben hat. Wie der Radialschnitt von Fig. 4a zeigt, hat der Flügel einen schmalen Schlitz, der in die Mittelnut mit einem Durchmesser gebohrt ist, der etwas größer ist als die Breite des Schlitzes. Der Schlitz endet in einem erweiterten Teil, der die Mittelnut des Kerns festhält. Die Befestigung der Nadel 23 an dem Flügel 29 ist ähnlich.

Die Eigenschaften dieser Vorrichtung entsprechen im übrigen der Vorrichtung von Fig. 2.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Antrieb eines Druckorgans eines Schnelldruckers mit wenigstens einem Elektromagneten,

030021/0 612 ORIGINAL INSPECTED

SCHIFF ν. FONER STREHL SCHOBEL-HOPF EBBINGHAUS FINCK

der auf einen Weicheisenkern wirkt. Der Kern sorgt für die direkte Verschiebung des Organs oder für die indirekte Verschiebung mittels eines Flügels. Das Feld des Solenoiden oder der Solenoiden bzw. des Elektromagneten oder der Elektromagnete wird durch das von Permanentmagneten vervollständigt, die konzentrisch um den Kern angeordnet sind. Das Rückholorgan in der Anfangsstellung wird von einem elektrischen Impuls mit entgegengesetzter Wirkung auf den entsprechenden Solenoid gesteuert. Dia Permanentmagnete vervollständigen die Wirkungen der elektromagnetischen Felder in der einen Richtung wie in der anderen und gewährleisten die Positionierung des Organs an einem oder anderen Ende. Dieses Organ ist entweder eine Nadel oder ein Hammer.

030021/0 6 12

ORIGINAL INSPECTED

Claims

PA ΓΕ*.·TANWkl TE SCHIFF ν. FÜNER STREHU SCHÜBEL-HOPF EBBINGHAUS FINCK MARIAHILFPLATZ 2*3, MDNCHEN 9O 2 ' ' ' ' <') 2 POSTADRESSE: POSTFACH 95Ο16Ο, D-8OOO MÖNCHEN 99 ALSO PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OPFICE • KARL LUOWIO SCHIFF (1064-1B7B) OIPL. CHEM, DR. ALEXANDER V. FOnER DIPL. INO. PETER STREHL DIPL. CHEM. DR. URSULA SCHOBSL-HOPF DIPL. INO. DIETER EBBINQHAUS DR. INQ. OIETER FINCK Seitz S.A. 2416 Les Brenets, Schweiz TELEFON (Οββ) 48 9Ο6« TELEX S-93SS5 AURO D TELEGRAMME AUROMARCPAT MÜNCHEN

1. Oktober 1979 DEA/G-19654

Antriebsvorrichtung für ein Druckorgan eines Schnelldruckers

Patentansprüche

1. Antriebsvorrichtung für ein Druckorgan eines Schnelldruckers, gekennzeichnet durch wenigstens eine Magnetspule (11a, 11b; 21a, 2Ib), die auf einen Tauchkern (14, 24) wirkt, und durch wenigstens einen Permanentmagneten (12, 22), der in den Magnetkreis des Elektromagneten eingesetzt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei Spulen (11a, 11b), von denen die eine durch einen elektrischen Impuls zur Betätigung des Organs (13) und die andere durch einen elektrischen Impuls zur Rückstellung des Organs (13) erregt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Spule (11a), die durch elektrische Impulse mit entgegengesetzten Vorzeichen zur Betätigung und zur Rückstellung der Nadel (13) erregt wird.

030021/0612

ORIGINAL INSPECTED

SCHIFF ν. FDNER STREHL SCHOBEL-HOPF EBBINGHAUS FINCK

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenumfang die Gesamtform eines rotationssyinmetrisehen Zylinders hat.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnete (12)dem Tauchkolben (14) annähernd derart gegenüberliegend angeordnet sind, daß sie zur Achse konzentrisch sind und die radiale Resultierende der Felder auf die Achse Null ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Organ (13) an dem Tauchkolben (14) festgelegt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Organ außerhalb der Vorrichtung am freien Ende eines Flügels (29) festgelegt ist, der einen Festpunkt hat und an dem direkt dor Tauchkolben (24) angreift, der ihm die Bewegung eines Hebelarms erteilt.

8. Vorrichtung nar:h ^r-r ·?. ruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Organ eine Nadel (13) ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Organ ein Hammer ist.

ORIGINAL INSPECTED