EP0456676B1 - Elektromagnetische antriebsvorrichtung für eine drucknadel eines druckkopfes - Google Patents

Elektromagnetische antriebsvorrichtung für eine drucknadel eines druckkopfes Download PDF

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EP0456676B1
EP0456676B1 EP90902232A EP90902232A EP0456676B1 EP 0456676 B1 EP0456676 B1 EP 0456676B1 EP 90902232 A EP90902232 A EP 90902232A EP 90902232 A EP90902232 A EP 90902232A EP 0456676 B1 EP0456676 B1 EP 0456676B1
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EP
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needle
magnetic yoke
printing
leg
armature
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EP90902232A
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EP0456676A1 (de
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Dieter Grandke
Heinrich Hoffmann
Detlef Prahl
Ralf Reinkemeier
Rolf Roeschlein
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Wincor Nixdorf International GmbH
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Wincor Nixdorf International GmbH
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    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/22—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of impact or pressure on a printing material or impression-transfer material
    • B41J2/23—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of impact or pressure on a printing material or impression-transfer material using print wires
    • B41J2/27—Actuators for print wires
    • B41J2/28—Actuators for print wires of spring charge type, i.e. with mechanical power under electro-magnetic control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
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    • B41J2/27—Actuators for print wires
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/14—Pivoting armatures

Definitions

  • the invention relates to an electromagnetic drive device for a printing needle of a needle printhead, with an E-shaped magnetic yoke, the middle leg of which carries an electrical excitation winding, and with an elongated hinged armature which is wider than an outer leg and the middle leg and which has one end at or near the outer leg of the Magnet yoke is arranged tiltable and the other end protrudes beyond the other outer leg of the magnetic yoke and acts on the printing needle.
  • Such a drive is known from DE-AS 20 56 364.
  • Dot matrix printheads are used in electrical printers and use several printing needles to create characters composed of pressure points in a mosaic-like manner.
  • the character quality depends on the number of printing needles and / or on the frequency of their actuation. The more print needles a wire print head contains, the more pressure points a character can form and the better its readability.
  • a needle print head should therefore contain the highest possible number of print needles. In addition, it should work at high speed and generate the movement of the printing needles with the highest possible impact force so that copies in the form of carbon copies can also be made during the printing process. These requirements should also be met in long-term operation, i.e. the needle printhead should have a high continuous output.
  • a drive device of the type mentioned is designed to solve this problem according to the invention in such a way that with an average length of the iron path formed with the middle leg and an outer leg of less than 30 mm and an inductance of the magnetic circuit of less than 3 mH of the hinged armature over its entire length Magnetic yoke legs of opposite length is wider than the magnetic yoke legs and has a magnetically effective cross section that is 10 to 50% smaller than the magnetically effective cross section of an outer leg.
  • the invention is based on the consideration that even a small electromagnetic drive device for a printing needle can transmit a sufficiently high energy to the printing needle if a largely constant magnetic force is generated during the drive movement.
  • an electromagnetic drive with a hinged armature has a hyperbolic, i.e. non-linear magnetic force characteristic.
  • the hyperbolic magnetic force characteristic it increases as the distance between the hinged armature and the magnetic yoke decreases.
  • the invention succeeds in generating the magnetic force already in the initial phase of the folding armature movement with a size that is also achieved in the final phase of the folding armature movement.
  • This is attributed to the fact that the dimensioning and shaping of the hinged anchor provided in the invention leads to a very large reduction in scatter losses in the area of the working air gaps of the drive device. These losses are particularly significant in the case of drive devices of the small dimensions considered here, since they account for a much larger proportion of the energy supplied than in the case of comparatively large electromagnetic drive devices.
  • the magnetic field with the smaller than previously customary magnetic circuit and the small inductance of the magnetic circuit is built up extremely quickly.
  • the full magnetic flux (eg after about 50 ⁇ sec) is already available when the hinged armature is still in the rest position. Since the mass of the hinged anchor can be reduced compared to previous drive devices, this may also contribute to improving the efficiency the energy conversion of the drive device, because the mass inertia is then disproportionately reduced and the possible acceleration and speed of the printing needle correspondingly higher.
  • the measure provided by the invention then makes it possible, with a small drive device, the iron paths of which have an average length of less than 30 mm, to achieve an actuation frequency for the printing needle of more than 2400 Hz with a very high impact force, which during continuous operation of guaranteed six copies to be produced for more than an hour.
  • the invention therefore leads to a drive device which enables the use of a large number of needles in a wire print head and at the same time fulfills the requirements for high actuation frequency, high impact force and high continuous output.
  • the drive device is advantageously further developed such that the width of the outer legs of the magnetic yoke is up to 10% greater than their depth in the longitudinal direction of the hinged armature. This obviously leads to a particularly favorable concentration of the magnetic flux in the respective working air gap between the hinged armature and an outer leg, by means of which a correspondingly favorable concentration of the forces acting on the hinged armature is achieved.
  • outer legs of the magnetic yoke have a square or a rectangular cross section
  • a more favorable concentration of the magnetic force acting on the hinged armature can also be achieved by the other outer leg of the magnetic yoke, which is the largest of the three Working air gap forms, by processing its inner surface or the outer surface opposite it, has a reduced face compared to its cross section.
  • the effective magnetic cross section of this outer leg is practically reduced only in the area of the end face.
  • the width of the end face is up to 100% greater than its depth.
  • an electromagnetic drive device for a print needle of a wire print head is shown in a schematic cross section. It has an E-shaped magnetic yoke 10 with two outer legs 11 and 12 and a middle leg 13 which carries an electrical excitation winding 14. Above the magnetic yoke 10, a hinged armature 15 is arranged, which rests at its left end with a bearing edge 16 on the end face of the outer leg 11 and is held in this position with construction elements, not shown. At the bearing edge 16, the hinged armature 15 can be tilted, so that it is attracted by the magnet yoke legs 11, 12 and 13 when the excitation current for the excitation winding 14 is switched on and thereby performs a tilting movement in the direction of the arrow B shown in FIG.
  • an E-shaped magnetic yoke has the advantage that the hinged armature only has to have half the thickness compared to a drive device with a U-shaped magnetic yoke, because the magnetic flux generated with the excitation winding in the middle leg 13 is distributed over two, each with an outer leg 11 or . 12 extending iron circles, so that the magnetically effective cross section of the hinged armature 15 does not have to be dimensioned for the total magnetic flux generated, but only for half the magnetic flux. This meets the demand for a hinged anchor with the lowest possible mass that should be actuated with the highest possible frequency.
  • FIG. 2 schematically shows a plurality of field lines which are directed from the outer leg 12 to the hinged anchor 15 and emerge or enter perpendicular to the surface of the respective element 12 or 15.
  • the hinged armature 15 has a greater width than the magnetic yoke 10. If this were not the case, the respective edge flow could considerably increase the proportion of stray fields in the electromagnet arrangement.
  • stray fields have field lines which do not run in the direction of the main flow like the field lines 20 and therefore cannot contribute to the electromagnetically generated force effect.
  • Such field lines are shown in FIG. 2 as outermost field lines. They emerge from the side surfaces of the outer leg 12 and into the side surfaces of the hinged anchor 15.
  • edge flow in the usable main flow creates a stronger force effect in the working air gap between the outer leg 12 and the hinged anchor 15, which is particularly noticeable in the initial phase of the movement of the hinged anchor 15 towards the outer leg 12.
  • the additionally obtained force effect has a decreasing share of the total force generated as the folding anchor 15 approaches the outer leg 12, which increases due to the reduction in distance between the two elements.
  • the widening of the hinged armature 15 results in an overall electromagnetic force, which has a relatively high value even in the initial phase of the hinged armature movement. As a result, the work done during the folding anchor movement and thus the energy converted into movement is greater.
  • An electromagnetic drive device of the type described here is therefore more efficient, so that it generates less heat loss than previously known drive devices. Despite the small design, this enables a high actuation frequency of a printing needle, the transfer of a larger amount of energy to the printing needle and thus a higher number of copies during printing and a higher continuous output.
  • the distribution of the magnetic fluxes described with reference to FIG. 2 also applies correspondingly to the working air gaps between the other outer leg 11 and the middle leg 13 of the magnetic yoke 10 and the hinged armature 15.
  • the more favorable magnetic flux distribution achieved with the invention can be further improved if, on the outer leg 12, which forms the largest working air gap with the hinged armature 15, iron material is removed on the outside, as is indicated, for example, by the dashed line 17 shown in FIG. 1 .
  • the end face of the outer leg 12, which determines the size of the working air gap with the hinged armature 15, is reduced compared to the magnetically effective iron cross section of the outer leg 12.
  • This also has a favorable effect on the force generation, in particular in the initial phase of the folding armature movement, and thus contributes to a linearization of the magnetic force characteristic.
  • a similar result can also be achieved by removing the material on the inside or without special processing of the outer leg 12, if the latter has a cross-sectional shape that deviates from the square during the manufacture of the magnetic yoke, as a result of which it can be up to 10% wider than deep.
  • the widening of the hinged anchor 15 can lead to an increase in the magnetically effective cross section of the hinged anchor, but can also give rise to a reduction in the thickness of the hinged anchor. It has been shown that a particularly favorable ratio of these sizes is achieved if the thickness of the hinged anchor 15 is selected so that a portion of about 15 to 25% of the respective iron path runs over it.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Antriebsvorrichtung für eine Drucknadel eines Nadeldruckkopfes, mit einem E-förmigen Magnetjoch, dessen Mittelschenkel (13) eine elektrische Erregerwicklung (14) trägt, und mit einem länglichen Klappanker (15), der mit einem Ende an oder nahe einem (11) der Außenschenkel (11, 12) des Magnetjochs (10) kippbar angeordnet ist und dessen anderes Ende über den anderen Außenschenkel (12) des Magnetjochs (10) hinausragt und auf die Drucknadel einwirkt. Zur Erhöhung der Druckgeschwindigkeit, der Durchschlagszahl und der Dauerleistung ist diese Antriebsvorrichtung derart ausgebildet, daß bei einer mittleren Länge des mit dem Mittelschenkel (13) und einem Außenschenkel (11, 12) gebildeten Eisenweges von weniger als 30 mm und einer Induktivität des Magnetkreises von weniger als 3 mH, der Klappanker (15) auf seiner gesamten, den Magnetjochschenkeln (11, 12, 13) gegenüberliegenden Länge breiter als die Magnetjochschenkel (11, 12, 13) ist und einen gegenüber dem magnetisch wirksamen Querschnitt eines Außenschenkels (11, 12) um 10 bis 50 % kleineren magnetisch wirksamen Querschnitt hat.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Antriebsvorrichtung für eine Drucknadel eines Nadeldruckkopfes, mit einem E-förmigen Magnetjoch, dessen Mittelschenkel eine elektrische Erregerwicklung trägt, und mit einem länglichen, gegenüber einem Außenschenkel und dem Mittelschenkel breiteren Klappanker, der mit einem Ende an oder nahe dem Außenschenkel des Magnetjochs kippbar angeordnet ist und dessen anderes Ende über den anderen Außenschenkel des Magnetjochs hinausragt und auf die Drucknadel einwirkt. Ein solcher Antrieb ist aus der DE-AS 20 56 364 bekannt.
  • Nadeldruckköpfe werden in elektrischen Druckern verwendet und erzeugen mit mehreren Drucknadeln mosaikartig aus Druckpunkten zusammengesetzte Schriftzeichen. Die Schriftzeichenqualität hängt von der Zahl der Drucknadeln und/oder von der Frequenz ihrer Betätigung ab. Je mehr Drucknadeln ein Nadeldruckkopf enthält, um so mehr Druckpunkte können ein Schriftzeichen bilden und um so besser ist dessen Lesbarkeit.
  • Ein Nadeldruckkopf soll demnach eine möglichst hohe Anzahl Drucknadeln enthalten. Außerdem soll er mit hoher Geschwindigkeit arbeiten und die Bewegung der Drucknadeln mit möglichst hoher Aufschlagkraft erzeugen, damit beim Druckvorgang auch Kopien in form von Durchschlägen hergestellt werden können. Diese Forderungen sollen auch im Langzeitbetrieb erfüllt werden, d.h. der Nadeldruckkopf soll eine hohe Dauerleistung erbringen.
  • Es ist bisher nicht gelungen, bei einem Nadeldruckkopf die Forderungen nach hoher Druckgeschwindigkeit, hoher Durchschlagszahl und hoher Dauerleistung gleichzeitig zu erfüllen. Der Grund dafür ist in erster Linie in einer zu starken Erwarmung der elektromagnetischen Antriebsvorrichtungen für die Drucknadeln zu sehen, denn man ging davon aus, daß eine hohe Betätigungsfrequenz einer Drucknadel und eine hohe Aufschlagkraft -mit starken Erregerströmen bzw. großen Amperewindungszahlen in großvolumigen Eisenkreisen zu erzielen seien. Ein nach diesem Prinzip konstruierter Nadeldruckkopf hat jedoch bei einer großen Anzahl von Antriebsvorrichtungen sehr hohe Magnetjochschenkel, um das große Eisenvolumen und die großen Amperewindungszahlen zu realisieren. Dies war bisher durch eine kreisförmige Anordnung der Antriebsvorrichtungen mit im Bereich des Kreismittelpunkts liegenden Drucknadeln vorgegeben.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine elektromagnetsiche Antriebsvorrichtung für eine Drucknadel eines Nadeldruckkopfes anzugeben, die besonders kleine Abmessungen hat und trotzdem die vorstehend beschriebenen Forderungen hinsichtlich Druckgeschwindigkeit, Durchschlagszahl und Dauerleistung erfüllt.
  • Eine Antriebsvorrichtung eingangs genannter Art ist zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß bei einer mittleren Länge des mit dem Mittelschenkel und einem Außenschenkel gebildeten Eisenweges von weniger als 30 mm und einer Induktivität des Magnetkreises von weniger als 3 mH der Klappanker auf seiner gesamten, den Magnetjochschenkeln gegenüberliegenden Länge breiter als die Magnetjochschenkel ist und einen gegenüber dem magnetisch wirksamen querschnitt eines Außenschenkels um 10 bis 50 % kleineren magnetisch wirksamen querschnitt hat.
  • Die Erfindung beruht auf der Überlegung, daß auch eine kleine elektromagnetische Antriebsvorrichtung für eine Drucknadel eine ausreichend hohe Energie auf die Drucknadel übertragen kann, wenn während der Antriebsbewegung eine weitgehend gleichbleibende Magnetkraft erzeugt wird. Bekanntlich hat ein elektromagnetischer Antrieb .mit Klappanker eine hyperbolische, also nicht lineare Magnetkraftkennlinie. Wenn der Klappanker seinen größten Abstand vom Magnetjoch hat und aus seiner Ruhelage die Antriebsbewegung beginnt, so ist die dabei erzeugte Magnetkraft klein. Sie nimmt gemäß der hyperbolischen Magnetkraftkennlinie mit kleiner werdendem Abstand des Klappankers zum Magnetjoch zu. Durch die Erfindung gelingt es, die Magnetkraft bereits in der Anfangsphase der Klappankerbewegung etwa mit einer Größe zu erzeugen, die auch in der Endphase der Klappankerbewegung erreicht wird. Dies wird darauf zurückgeführt, daß die bei der Erfindung vorgesehene Bemessung und Formgebung des Klappankers zu einer sehr weitgehenden Verringerung von Streuungsverlusten im Bereich der Arbeitsluftspalte der Antriebsvorrichtung führt. Diese Verluste fallen bei Antriebsvorrichtungen der hier betrachteten kleinen Abmessungen besonders stark ins Gewicht, da sie einen weitaus größeren Anteil der zugeführten Energie ausmachen als bei vergleichsweise großen elektromagnetischen Antriebsvorrichtungen. Hinzu kommt, daß das Magnetfeld mit dem kleiner als bisher üblich bemessenen Magnetkreis und der kleinen Induktivität des Magnetkreises außerordentlich schnell aufgebaut wird. Es konnte festgestellt werden, daß der volle Magnetfluß (z.B. nach ca 50 µsec) bereits verfügbar ist, wenn der Klappanker noch in der Ruhelage ist. Da die Masse des Klappankers gegenüber bisherigen Antriebsvorrichtungen reduziert sein kann, trägt auch dies gegebenenfalls zur Verbesserung des Wirkungsgrades der Energieumsetzung der Antriebsvorrichtung bei, denn die Massenträgheit ist dann überproportional verringert und die mögliche Beschleunigung und Geschwindigkeit der Drucknadel entsprechend höher. Durch die mit der Erfindung vorgesehene Maßnahme ist es dann möglich, bei einer kleinen Antriebsvorrichtung, deren Eisenwege eine mittlere Länge von weniger als 30 mm haben, eine Betätigungsfrequenz für die Drucknadel von mehr als 2400 Hz bei sehr hoher Aufschlagkraft zu verwirklichen, die bei Dauerbetrieb von mehr als einer Stunde das Erzeugen von sechs Durchschlägen gewährleistet.
  • Die Erfindung führt deshalb zu einer Antriebsvorrichtung, die den Einsatz einer hohen Nadelanzahl in einem Nadeldruckkopf ermöglicht und gleichzeitig die Forderungen nach hoher Betätigungsfrequenz, hoher Aufschlagkraft und hoher Dauerleistung erfüllt.
  • Vorteilhaft ist die Antriebsvorichtung derart weiter ausgebildet, daß die Breite der Außenschenkel des Magnetjochs um bis zu 10 % größer als deren Tiefe in Längsrichtung des Klappankers ist. Dies führt offenbar zu einer besonders günstigen Konzentration des Magnetflusses in dem jeweiligen Arbeitsluftspalt zwischen Klappanker und einem Außenschenkel, durch die eine entsprechend günstige Konzentration der auf den Klappanker einwirkenden Kräfte erreicht wird.
  • Unabhängig davon, ob die Außenschenkel des Magnetjochs einen quadratischen oder einen rechteckförmigen querschnitt haben, kann eine günstigere Konzentration der auf den Klappanker einwirkenden Magnetkraft auch dadurch erreicht werden, daß der andere Außenschenkel des Magnetjochs, der mit diesem also den größten der drei Arbeitsluftspalte bildet, durch Bearbeitung seiner Innenfläche oder der ihr gegenüberliegenden Außenfläche eine gegenüber seinem querschnitt verringerte Stirnfläche hat. Dadurch wird der wirksame magnetische querschnitt dieses Außenschenkels praktisch nur im Bereich der Stirnfläche verringert.
  • Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Breite der Stirnfläche um bis zu 100 % größer als deren Tiefe ist.
  • Im Sinne einer möglichst geringen Masse des Klappankers sollte dessen Dicke nach oben begrenzt sein. Ein besonders günstiges Verhältnis zwischen der erfindungsgemäß vorgesehenen Verbreiterung über die Breite des Magnetjochs hinaus und einer gegebenenfalls vorgesehenen Vergrößerung des magnetisch wirksamen Querschnitts ergibt sich, wenn der durch den Klappanker verlaufende Teil des jeweiligen Eisenweges etwa 15 % bis 25 % des jeweiligen gesamten Eisenweges beträgt.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand der Figuren beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1
    den schematischen Querschnitt einer Antriebsvorrichtung mit Klappanker und
    Fig. 2
    eine Seitenansicht der Antriebsvorrichtung demäß dem Schnitt A-A in Fig. 1
  • In Fig. 1 ist eine elektromagnetische Antriebsvorrichtung für eine Drucknadel eines Nadeldruckkopfes in einem schematischen querschnitt dargestellt. Sie hat ein E-förmiges Magnetjoch 10 mit zwei Außenschenkeln 11 und 12 und einem Mittelschenkel 13, der eine elektrische Erregerwicklung 14 trägt. Über dem Magnetjoch 10 ist ein Klappanker 15 angeordnet, der an seinem linken Ende mit einer Lagerkante 16 auf der Stirnfläche des Außenschenkels 11 aufliegt und mit nicht dargestellten Konstruktionselementen in dieser Lage gehalten wird. An der Lagerkante 16 ist der Klappanker 15 kippbar, so daß er bei Einschaltung des Erregerstroms für die Erregerwicklung 14 von den Magnetjochschenkeln 11, 12 und 13 angezogen wird und dabei eine Kippbewegung in Richtung des in Fig. 1 gezeigten Pfeils B ausführt, bis er auf den Stirnflächen der Außenschenkel 11 und 12 sowie des Mittelschenkels 13 aufliegt. Eine dem in Fig. 1 infolge abgebrochener Darstellung nicht sichtbaren rechten Ende des Klappankers 15 zugeordnete Drucknadel wird bei dieser Bewegung stoßartig betätigt, so daß sie in bekannter Weise durch entsprechend stoßartiges Einwirken auf einen farbträger und einen dahinterliegenden Aufzeichnungsträger ein punktförmiges Zeichen drucken kann.
  • Die Verwendung eines E-förmigen Magnetjochs hat den Vorteil, daß der Klappanker gegenüber einer Antriebsvorrichtung mit U-förmigem Magnetjoch nur die halbe Dicke haben muß, denn der mit der Erregerwicklung in dem Mittelschenkel 13 erzeugte Magnetfluß verteilt sich auf zwei über jeweils einen Außenschenkel 11 bzw. 12 verlaufende Eisenkreise, so daß der magnetisch wirksame Querschnitt des Klappankers 15 nicht für den insgesamt erzeugten Magnetfluß, sondern nur für den halben Magnetfluß dimensioniert sein muß. Dies wird der Forderung nach einem Klappanker möglichst geringer Masse gerecht, der mit möglichst hoher Frequenz betätigt werden soll.
  • Die Funktionsweise eines elektromagnetischen Antriebs der in Fig. 1 gezeigten Art ist hinreichend bekannt. In den drei Arbeitsluftspalten zwischen den Schenkeln 11, 12 und 13 des Magnetjochs 10 und dem Klappanker 15 erzeugen die über den Klappanker 15 geschlossenen Magnetflüsse die elektromagnetische Kraft. Die Magnetflüsse haben dabei einen Verlauf, wie er der schematischen Darstellung in Fig. 2 entnommen werden kann. Dieser Verlauf ist aber durch die in Fig. 2 erkennbare Verbreiterung des Klappankers 15 gegenüber der Breite des Magnetjochs 10 gegenüber vorbekannten Anordnungen mit schmalerem Klappanker verbessert. In Fig. 2 sind schematisch mehrere Feldlinien dargestellt, die von dem Außenschenkel 12 zum Klappanker 15 gerichtet sind und senkrecht zur Fläche des jeweiligen Elements 12 bzw. 15 aus- bzw. eintreten. Man kann nun den gesamten Magnetfluß zwischen dem Außenschenkel 12 und dem Klappanker 15 in drei Abschnitte unterteilen. Zunächst gibt es einen Hauptfluß, der aus der horizontalen Stirnfläche des Außenschenkels 12 austritt und etwa den Verlauf der Feldlinien 20 hat. Ferner gibt es im Bereich links und rechts der Feldlinien 20 einen Randfluß, der insbesondere an den Kanten der Stirnfläche des Außenschenkels 12 nicht mehr in Richtung des Hauptflusses austritt, dessen Feldlinien aber unmittelbar nach ihrem Austritt aus dem Außenschenkel 12 ihren Verlauf in Richtung zum Klappanker 15 ändern und senkrecht in dessen Unterseite eintreten.
  • Dies ist möglich, weil der Klappanker 15 eine größere Breite als das Magnetjoch 10 hat. Wäre dies nicht der fall, so könnte der jeweilige Randfluß den Anteil der Streufelder der Elektromagnetanordnung beträchtlich vergrößern. Solche Streufelder haben bekanntlich Feldlinien, die nicht in Richtung des Hauptflusses wie die Feldlinien 20 verlaufen und deshalb nichts zur elektromagnetisch erzeugten Kraftwirkung beitragen können. Solche Feldlinien sind in Fig. 2 jeweils als äußerste Feldlinien dargestellt. Sie treten aus den Seitenflächen des Außenschenkels 12 aus und in die Seitenflächen des Klappankers 15 ein. Es ist zu erkennen, daß der Anteil derartiger, zur elektromagnetischen Kraftwirkung nicht beitragenden Feldlinien geringer ist als bei einem schmaleren Klappanker 15, bei dem dann auch gegebenenfalls die Feldlinien des Randflusses einen Verlauf haben können, der sie in die Seitenflächen des Klappankers 15 eintreten läßt.
  • Durch die Einbeziehung des Randflusses in den nutzbaren Hauptfluß entsteht in dem Arbeitsluftspalt zwischen dem Außenschenkel 12 und dem Klappanker 15 eine stärkere Kraftwirkung, die sich insbesondere in der Anfangsphase der Bewegung des Klappankers 15 zum Außenschenkel 12 hin bemerkbar macht. Die zusätzlich gewonnene Kraftwirkung hat einen mit zunehmender Annäherung des Klappankers 15 an den Außenschenkel 12 abnehmenden Anteil an der insgesamt erzeugten Kraft, die infolge der Abstandsverringerung zwischen beiden Elementen zunimmt.
  • Durch die Verbreiterung des Klappankers 15 ergibt sich aber insgesamt eine Elektromagnetkraft, die auch in der Anfangsphase der Klappankerbewegung bereits einen relativ hohen Wert hat. Dadurch wird auch die während der Klappankerbewegung geleistete Arbeit und damit die in Bewegung umgesetzte Energie größer. Eine elektromagnetische Antriebsvorrichtung der hier beschriebenen Art hat also einen größeren Wirkungsgrad, so daß sie weniger Verlustwärme als vorbekannte Antriebsvorrichtungen erzeugt. Dies ermöglicht trotz kleiner Bauweise eine hohe Betätigungsfrequenz einer Drucknadel, die Übertragung einer größeren Energiemenge auf die Drucknadel und damit eine höhere Anzahl Durchschläge beim Drucken und eine höhere Dauerleistung.
  • Die an Hand der Fig. 2 beschriebenen Verteilung der Magnetflüsse gilt entsprechend auch für die Arbeitsluftspalte zwischen dem anderen Außenschenkel 11 sowie dem Mittelschenkel 13 des Magnetjochs 10 und dem Klappanker 15.
  • Die mit der Erfindung erzielte günstigere Magnetflußverteilung läßt sich weiter verbesseren, wenn an dem Außenschenkel 12, der mit dem Klappanker 15 den größten Arbeitsluftspalt bildet, an der Außenseite Eisenmaterial entfernt wird, wie es etwa durch die in Fig. 1 gezeigte gestrichelte Linie 17 angedeutet ist. Dadurch wird die Stirnfläche des Außenschenkels 12, die die Größe des Arbeitsluftspaltes mit dem Klappanker 15 bestimmt, gegenüber dem magnetisch wirksamen Eisenquerschnitt des Außenschenkels 12 verringert. Es tritt dadurch eine Konzentration des Magnetflusses im Arbeitsluftspalt derart auf, daß hier die magnetische Induktion erhöht wird. Dies wirkt sich gleichfalls insbesondere in der Anfangsphase der Klappankerbewegung günstig auf die Krafterzeugung aus und trägt somit zu einer Linearisierung der Magnetkraftkennlinie bei.
  • Ein ähnliches Ergebnis kann auch durch Materialentfernung an der Innenseite oder ohne besondere Bearbeitung des Außenschenkels 12 erzielt werden, wenn dieser bei der Herstellung des Magnetjochs eine von der quadratischen abweichenden Querschnittsform erhält, durch die er bis zu 10 % breiter als tief sein kann.
  • Die Verbreiterung des Klappankers 15 kann zu einer Vergrößerung des magnetisch wirksamen Querschnitts des Klappankers führen, jedoch auch Anlaß zur Reduzierung der Dicke des Klappankers geben. Es hat sich gezeigt, daß ein besoners günstiges Verhältnis dieser Größen erreicht wird, wenn die Dicke des Klappankers 15 so gewählt ist, daß über ihn ein Anteil von etwa 15 bis 25 % des jeweiligen Eisenweges verläuft.

Claims (5)

  1. Elektromagnetische Antriebsvorrichtung für eine Drucknadel eines Nadeldruckkopfes, mit einem E-förmigen Magnetjoch, dessen Mittelschenkel eine elektrische Erregerwicklung trägt, und mit einem länglichen , gegenüber einem Außenschenkel und dem Mittelschenkel breiteren Klappanker, der mit einem Ende an oder nahe dem Außenschenkel des Magnetjochs kippbar angeordnet ist und dessen anderes Ende über den anderen Außenschenkel des Magnetjochs hinausragt und auf die Drucknadel einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer mittleren Länge des mit dem Mittelschenkel (13) und einem Außenschenkel (11, 12) gebildeten Eisenweges von weniger als 30 mm und einer Induktivität des Magnetkreises von weniger als 3 mH der Klappanker (15) auf seiner gesamten, den Magnetjochschenkeln (11, 12, 13) gegenüberliegenden Länge breiter als die Magnetjochschenkel (11, 12, 13) ist und einen gegenüber dem magnetisch wirksamen Querschnitt eines Außenschenkels (11, 12) um 10 bis 50 % kleineren magnetisch wirksamen Querschnitt hat.
  2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Außenschenkel (11, 12) des Magnetjochs (10) um bis zu 10 % größer als deren Tiefe in Längsrichtung des Klappankers ist.
  3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Außenschenkel des Magnetjochs (10) durch Bearbeitung seiner Innenfläche oder der ihr gegenüberliegenden Außenfläche eine gegenüber seinem Querschnitt verringerte Stirnfläche hat.
  4. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Stirnfläche um bis zu 100 % größer als deren Tiefe ist.
  5. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der durch den Klappanker (15) verlaufende Teil des jeweiligen Eisenweges etwa 15 % bis 25 % des jeweiligen gesamten Eisenweges beträgt.
EP90902232A 1989-02-10 1990-02-06 Elektromagnetische antriebsvorrichtung für eine drucknadel eines druckkopfes Expired - Lifetime EP0456676B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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