[0001] Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Drehantrieb mit Nickbewegung, der
sich insbesondere bei Anschlagdruckern einsetzen läßt.
[0002] Dieser neuartige Antrieb basiert in seiner grundlegenden physikalischen Wirkungsweise
auf einem Prinzip, wie es in der europäischen Anmeldung 80 103 387.9 (GE 9-80-014E)
beschrieben ist. Diese Anmeldung bezieht sich auf einen schnellen, elektromagnetisch
betätigbaren Stößelantrieb, der insbesondere für Anschlagdrucker eingesetzt werden
kann. Der Elektromagnet bestehtgrundsätzlich aus im wesentlichen symmetrisch aufgebauten
magnetisierbaren Jochhälften mit entsprechender(n) Erregerspule(n). Die einander zugewandten
Polenden der
Jochhälften bilden einander fluchtende magnetische
Ar-beitsspalte. Zwischen den magnetischen Arbeitsspalten ist ein in Richtung der Fluchtlinie
der Arbeitsspalte verschiebbarer Stößel angeordnet. Der Querschnitt des Stößels ist
an die Fläche der Arbeitsspalte angepaßt. Er kann zylinderförmig oder quaderförmig
ausgebildet sein. Er enthält z. B. scheiben- bzw. quaderförmig ausgebildete Ankerelemente
aus magnetisierbarem Material und zwischen diesen angeordnete Abstandselemente aus
vorwiegend nichtmagnetisierbarem Material. Die Ankerelemente weisen eine derartige
geometrische Ausbildung auf, daß ihr Volumen in der Größenordnung des Arbeitsspaltvolumens
liegt. In der Ausgangslage des Stößels befinden sich die Ankerelemente im nichterregten
Zustand der Elektromagneten im wesentlichen vor dessen Arbeitsspalten. Sie werden
bei Erregung des
Elektro- magneten in diese Arbeitsspalte hineingezogen und erfahren dabei eine Beschleunigung.
[0003] Bei Anordnungen dieser Art führt der Stößel eine geradlinige Bewegung aus.
[0004] Bei einem Jochhälftenpaar kann entweder nur eine der Jochhälften mit einer Spule
versehen sein; ebenso ist es aber auch möglich, beide Jochhälften mit je einer Spule
zu versehen. Sind einem Stößel mehrere Jochhälftenpaare zugeordnet, so vergrößert
sich entsprechend die Anzahl der erforderlichen Spulen.
[0005] Derartige geradlinig (linear) wirkende Stößelanordnungen weisen aus diesem Grunde
folgende Nachteile auf:
Für einen, von Seitenkräften freien Antrieb sind für jedes Jochhälftenpaar immer zwei
Spulen (für jede Jochhälfte eine Spule) erforderlich.
[0006] Bei Druckhammerbänken mit mehreren nebeneinanderliegenden Stößelanordnungen ist deren
Baubreite durch den seitlichen Abstand benachbarter Stößeleinheiten begrenzt.
[0007] Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine auf dem Anziehen eines magnetisierbaren
Ankerelementes in den Arbeitsspalt eines Elektromagneten beruhende Antriebsanordnung
zu schaffen,
die bei einer Vielzahl von magnetischen Arbeitsspalten mit einer einzigen Erregerspule
auskommt, und
die eine größere Baubreite des Einzelantriebs bei vorgegebenem seitlichen Stößelabstand
ermöglicht.
[0008] Diese Aufgabe der Erfindung wird in vorteilhafter Weise durch die im kennzeichnenden
Teil des Anspruches 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.
[0009] Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
[0010] Der erfindungsgemäße elektromagnetische Drehantrieb mit Nickbewegung läßt sich in
besonders vorteilhafter Weise für Anschlagdrucker einsetzen.
[0011] Gründe:
1) Die effektive Masse-der als "Druckhammer" fungierenden Anschlagstruktur wird durch
den Antrieb nur wenig erhöht, da letzterer wesentlich näher an der Drehachse als das
eigentliche Anschlagelement liegt.
2) Durch wechselseitig stehend bzw. hängend angeordnete Antriebssysteme kann die Baubreite
einer Antriebseinheit zweimal größer als der seitliche Abstand der Drehantriebs-Einheiten
sein.
3) Es wird nur eine Zylinderspule anstelle zweier Flachspulen benötigt (entsprechende
Stößelantriebsanordnungen mit Flachspulen sind in der europäischen Anmeldung 82 101
865.2 (GE 9-80-048E) beschrieben).
[0012] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird
im folgenden näher beschrieben.
[0013] Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische ausschnittsweise Prinzipdarstellung eines Scheibenringes
mit Ankerstegen, von denen jeder in jeweils einen zwischen zwei Magnetjochen liegenden
magnetischen Arbeitsspalt hineingezogen wird,
Fig. 2 eine schematische ausschnittsweise Explosionszeichnung zur Bildung des Scheibenringes
(mit Ankerstegen) aus zwei Teilhälften,
Fig. 3 eine schematische perspektivische Darstellung der Elektromagnet-Einheit mit
einem oberen und unteren Außenring und mit einem oberen und unteren Innenring mit
jeweils radial verlaufenden Schlitzen zur Aufnahme von Magnetjochen, welche von einer
ihnen gemeinsamen Spule erregt werden,
Fig. 4 eine schematische perspektivische Darstellung des (zwischen dem oberen und
unteren Außenring der Fig. 3 verlaufenden) Scheibenringes, welcher außen mit einer
Streben-Wangen-Anordnung verbunden ist,
Fig. 5 eine schematische Seitenansicht eines Aufnahmeprismas zur Aufnahme der Elektromagnet-Einheit
und der mit dem Scheibenring verbundenen drehbaren Streben-Wangen-Anordnung zur Ausführung
einer Nickbewegung,
Fig. 6 eine schematische perspektivische ausschnittsweise Darstellung zur Anwendung
der Nickbewegung für Anschlagdrucker,
Fig. 7 eine schematische Schnittdarstellung durch eine ringförmige Elektromagnet-Einheit
und eine achsenverbundene Drehscheibe zur Ausführung eines Drehschrittes,
Fig. 8 eine schematische Aufsicht auf einen Ausschnitt der Drehscheibe (zur Verwendung
in einer Anordnung gemäß Fig. 7) mit auf zwei konzentrischen Kreisen radial angeordneten
Ankerstegen,
Fig. 9 eine schematische Aufsicht auf einen Ausschnitt einer anderen Drehscheibe mit
auf einem konzentrischen Kreis radial angeordneten Ankerstegen und mit auf einem anderen
konzentrischen Kreis liegenden Aussparungen,
Fig. 10 eine schematische Schnittdarstellung gemäß der Schnittebene BB in Fig. 3.
[0014] Fig. 1 zeigt eine perspektivische ausschnittsweise Prinzipdarstellung eines Scheibenringes
1 mit einem Ankersteg 1-10/20, der in einem zwischen zwei (Magnet)-Jochen 10, 11 liegenden
magnetischen Arbeitsspalt 2-1 hineingezogen wird. Die Anordnung besteht aus,einem
oberen Außenring 3 und einem unteren Außenring 4. Die Außenringe 3 und 4 sind feststehend
und voneinander zur Bildung eines Spaltes 2 voneinander entfernt. In diesem Spalt
ist ein in Pfeilrichtung frei beweglicher Scheibenring 1 angeordnet. Die Bewegung
des Scheibenringes erfolgt in der Ringebene um die nicht dargestellte Rotationsachse
des Scheibenringes. Diese Bewegung wird durch Wechselwirkung des Magnetfeldes in dem
magnetischen Arbeitsspalt 2-1 und dem magnetisierbaren Ankersteg bewirkt. Der magnetische
Arbeitsspalt liegt zwischen den Polenden zweier sich gegenüberstehender Magnetjoche
10 und 11. Das eine Magnetjoch 10 ist im oberen Außenring 3, das untere Joch 11 im
unteren Außenring 4 angeordnet. Die Magnetjoche werden durch eine in Fig. 1 nicht
dargestellte, die Rotationsachse des Scheibenringes umschließende Zylinderspule elektromagnetisch
erregt. Die Außenringe 3 und 4 sind derart strukturiert, daß die Magnetjoche in radialer
Ausrichtung zwischen magnetisch nichtleitenden Außenringsegmenten angeordnet sind.
Die dem Magnetjoch 10 im oberen Außenring 3 benachbarten Außenringsegmente sind mit
15 und 16 gekennzeichnet; die dem Magnetjoch 11 benachbarten Außenringsegmente im
unteren Außenring mit 17 und 18. Der Scheibenring 1 besteht aus einem radial ausgerichteten
Ankersteg 1-10/20, der in etwa die Abmessungen des zwischen den Polenden der Joche
10 und 11 liegenden magnetischen Arbeitsspaltes 2-1 hat. Links und rechts dieses Ankersteges
befinden sich Abschnitte aus überwiegend nichtmagnetisierbarem Material. Bei Erregung
der Joche 10 und 11 und dem damit verbundenen Aufbau eines magnetischen Arbeitsspaltes
zwischen ihren Polenden wird der Ankersteg 1-10/20 in diesen magnetischen
Arbeitsspalt 2-1 hineingezogen und dabei beschleunigt. Diese Bewegung wird, wie später
noch ausführlicher beschrieben, zur Erzeugung einer Nickbewegung, wie sie z. B. auch
in Anschlagdurckern zur Erzeugung eines Abdrucks verwendet werden kann, ausgenutzt.
In der in Fig. 1 gezeigten Darstellung ist nur ein magnetischer Arbeitsspalt 2-1 und
ein ihm zugeordneter Ankersteg 1-10/20 gezeigt. Insgesamt gesehen sind zwischen dem
oberen 3 und unteren Außenring 4 mit einer Vielzahl von
Magnetjochpaaren auch eine Vielzahl von magnetischen
Arbeitsspalten gebildet, denen jeweils ein Ankersteg zugeordnet ist.
[0015] Die einzelnen Ankerstege sind im Idealfall durch nichtmagnetisierbare Scheiben-Ringsegmente
voneinander getrennt. Es ist jedoch auch möglich, im Rahmen einer einfachen Herstellung
des Scheibenringes 1 eine Struktur vorzusehen, bei der die einzelnen Ankerstege nicht
durch Segmente nichtmagnetisierbaren Materials voneinander getrennt werden, sondern
durch dünne, durchgehende stegverbindende Blechbrücken aus gleichem Material wie die
Ankerstege miteinander verbunden werden.
[0016] In Fig. 2 ist eine schematische ausschnittsweise Explosionszeichnung zur Bildung
des Scheibenringes 1 aus zwei Teilhälften 1-1 und 1-2 gezeigt.
[0017] Eine solche Teilhälfte besteht aus einem Teil 1-10 bzw. 1-20 zur Bildung des eigentlichen
Ankersteges 1-10/20 sowie aus einem dünnen durchgehenden Scheibenringblech gleichen
Materials wie der Ankersteg. Scheibenringblech und Ankerstegteil 1-10 bzw. 1-20 bilden
z.B. eine durch Ätzen hergestellte gemeinsame Teilhälfte 1-1 bzw. 1-2. Beide Teilhälften
1-1, 1-2 werden entsprechend der Darstellung in Fig. 2 miteinander zur Bildung des
Scheibenringes 1 miteinander verschweißt. Es hat sich herausgestellt, daß die Wirkungsweise
der Anordnung im wesentlichen nicht dadurch beeinflußt wird, daß die die
Ankerstegteile miteinander verbindenden Scheibenringbleche auch aus magnetisierbarem
Material bestehen. Diese Bleche sind ungleich dünner als der eigentliche Ankersteg.
Die Herstellung der Teilhälften 1-1 und 1-2 ist äußerst einfach und kostengünstig;
außerdem hat ein dermaßen gefertigter Scheibenring 1 den Vorteil einer stoßkantenfreien
Oberfläche, da es nicht erforderlich ist, die für die Bewegung des Scheibenringes
zwischen den Polenden der Magnetjoche maßgebende Fläche zur Beseitigung unebener Stoßkanten
plan zu schleifen.
[0018] In Fig. 3 ist eine schematische perspektivische Darstellung der Elektromagnet-Einheit
mit einem oberen und unteren Außenring und mit einem oberen und unteren Innenring
mit jeweils radial verlaufenden Schlitzen zur Aufnahme von Magnetjochen gezeigt, welche
von einer ihnen gemeinsamen Spule erregt werden.
[0019] Die in Fig. 3 mit A gekennzeichnete Einzelheit ist in entsprechend abgeänderter Form
in Fig. 1 wiedergegeben. Die Außenringsegmente 15, 16, 17 und 18 tauchen in Fig. 3
und Fig. 1 in identischer Form wieder auf. Aus Gründen der Übersichtlichkeit fehlt
in Fig. 3 der Scheibenring 1. Des weiteren sind in der Einzelheit A von Fig. 3 die
Magnetjoche 10 und 11 (Fig. 1) nicht gezeigt. Aus übersichtsgründen erscheinen solche
Magnetjoche an anderen Stellen in Fig. 3.
[0020] Die Elektromagnet-Einheit besteht aus einem oberen 6 und einem unteren 7 Innenring
sowie aus einem oberen 3 und unteren Außenring 4. Innen- und Außenringe tragen radial
nach außen gerichtete Schlitze. Die Schlitze des oberen und unteren Innenringes sind
mit 8 gekennzeichnet; die Schlitze des oberen und unteren Außenringes mit 5. Die Innenringe
6 und 7 sind durch ein in Fig. 3 nicht, wohl aber in Fig. 10 dargestelltes magnetisierbares
Abstandsstück 67 voneinander beabstandet. Die Innenringe sind höher als die ihnen
zugeordneten Außenringe. An ihren freien Enden weisen die Innenringe eine Bohrung
9 zur Aufnahme eines Führungszapfens (24, 25 in Fig. 4) auf. Wie in Zusammenhang mit
Fig. 1 bereits erwähnt, sind der obere und untere Außenring 3 und 4 zur Bildung eines
Spaltes 2 (in welchem der Scheibenring 1 verläuft) voneinander beabstandet. Der obere
Teil der Schlitze im oberen Innenring bzw. der untere Teil der Schlitze im unteren
Innenring und die Schlitze der Außenringe dienen der Aufnahme von U-förmigen Magnetjochen
10, 11.
[0021] Für die_Ausbildung der Magnetjoche gibt es verschiedene Möglichkeiten. Wichtig ist,
daß für einen zwischen den Polenden zweier sich gegenüberstehender Magnetjoche 10
und 11 gebildeten Arbeitsspalt der Jochkreis mit Ausnahme dieses Arbeitsspaltes in
sich geschlossen ist, wie dies aus der Darstellung in Fig. 10 hervorgeht.
[0022] Mit anderen Worten: Der magnetische Kreis, der die Joche 10 und 11 umfaßt, darf außer
dem gewünschten Arbeitsspalt 2-1 keinen weiteren (Luft)spalt enthalten.
[0023] Die Schlitze 5 der Außenringe nehmen dabei den einen Schenkel der U-förmigen Magnetjoche
fast vollends auf, während die Schlitze der Innenringe den anderen Schenkel der Magnetjoche
aufnehmen. Innen- und Außenringe sind genügend voneinander beabstandet, um in dem
von ihnen gebildeten Zwischenraum 12 eine Zylinderspule 13 aufzunehmen. Aus Vereinfachungsgründen
sind die beiden Anschlußklemmen für diese Spule nicht dargestelllt.
[0024] Die Magnetjoche, die den oberen Innenring 6 und den oberen Außenring 3 miteinander
verbinden, sind mit den Bezugszahlen 10 gekennzeichnet; die den unteren Innenring
7 und den unteren Außenring 4 verbindenden Magnetjoche mit 11. Zwischen der Spule
13 und der Innenseite des oberen und unteren Außenringes ist eine Hülse 14 angeordnet.
Sie dient auch als Abstandsstück für die Magnetjoche 10 und 11.
[0025] Die in Fig. 3 gezeigte Anordnung ist leicht zusammenzubauen, indem auf eine obere
Teileinheit 3/6/10 die Hülse 14 und die Spule 13 aufgesteckt wird und dann die untere
Teileinheit 7/4/11 entsprechend zugefügt wird. Die Schlitze der Innen- und Außenringe
sind aufeinander ausgerichtet. Sie sind auf den Innen- und Außenringen jeweils gleichmäßig
voneinander entfernt. Die Magnetjoche sind aus magnetisierbarem Material, vorzugsweise
aus Weicheisen, gefertigt. Bei Erregung der Spule 13 bilden sich zwischen den Polenden
der Magnetjoche im Spalt 2 magnetische Arbeitsspalte 2-1 (Fig. 1) aus. Die Innenringe
6 und 7 sind aus magnetisierbarem Material hergestellt; die oberen und unteren Außenringe
sind aus nichtmagnetisierbarem Material, vorzugsweise Messing, hergestellt.
[0026] Nähere Einzelheiten zum Aufbau der Elektromagnet-Einheit nach Fig. 3 sind aus Fig.
10 zu ersehen. Fig. 10 stellt eine Schnittdarstellung gemäß der Schnittebene BB in
Fig. 3 dar. Diese Schnittdarstellung dient der weiteren Verdeutlichung des Zusammenbaus
der Elektromagnet-Einheit sowie zur besseren Darstellung eines Jochkreises mit Arbeitsspalt.
Wie bereits erwähnt, wird der Arbeitsspalt 2-1 zwischen den Polenden der U-förmigen
Magnetjoche 10 und 11 gebildet. Die Schenkel dieser Magnetjoche verlaufen jeweils
in Schlitzen der Außen-und Innenringe 6, 7. Zwischen dem oberen 6 und unteren 7 Innenring
ist ein magnetisierbares Abstandsstück 67 angeordnet. Die Höhe dieses Abstandsstückes
67 bestimmt auch die Höhe des Arbeitsspaltes 2-1. Die obere
Teileinheit 3/6/10 und die untere Teileinheit 7/4/11 (Fig. 3) wird durch eine entsprechende
Schraubverbindung 66 (Fig. 10) zusammengehalten. Es wurde bereits darauf hingewiesen,
daß die Hülse 14 auch als Abstandsstück für die Magnetjoche 10 und 11 dient. Die schmaleren
Schenkel der U-förmigen Magnetjoche, welche in den Schlitzen des oberen bzw. unteren
Innenringes verlaufen, werden durch eine auf den oberen 6 bzw. unteren 7 Innenring
aufgepreßte Hülse 68 bzw. 69 in ihrer Lage fixiert. Diese Hülsen 68 und-69 wurden
aus Vereinfachungsgründen in Fig. 3 nicht dargestellt. Wie auch in Fig. 3, ist in
Fig. 10 die obere Bohrung im Innenring 6 zur Aufnahme des Zapfens 24 mit der Bezugszahl
9 gekennzeichnet. Die zwischen der Hülse 14 und den Innenhülsen 68 und 69 liegende
Spule ist wiederum mit 13 gekennzeichnet. Das magnetisierbare Abstandsstück 67 sowie
der obere 6 und untere 7 Innenring bestehen aus weichmagnetischem Material. Für eine
ausgeglichene Kraftflußdichte entspricht die Summe der Flächen aller
Arbeitsspalte 2-1 in etwa der Fläche des Abstandsstükkes 67. Die Tatsache, daß der
obere und untere Innenring 6 und 7 sowie das Abstandsstück 67 aus weichmagnetischem
Material hergestellt sind, gestatten es, die in den Schlitzen des oberen und unteren
Innenringes verlaufende Schenkel der U-förmigen Magnetjoche schmaler zu gestalten,
als die breiteren, den Arbeitsspalt 2-1 bildenden Außenschenkel.
[0027] In dem Spalt 2 zwischen dem oberen 3 und unteren Außenring (Fig. 3) verläuft der
in Fig. 3 nicht dargestellte Scheibenring 1 in einer Weise, wie es aus Fig. 1 zu entnehmen
ist. Auf ihm sind.in radialer Ausrichtung eine Vielzahl von
Ankerstegen 1-10/20 vorgesehen; jedem magnetischen Arbeitsspalt 2-1 ist ein solcher
Ankersteg 1-10/20 zugeordnet. Im nicht erregten Zustand des Elektromagneten befindet
sich vor jedem magnetischen Arbeitsspalt ein solcher magnetisierbarer Ankersteg, welcher
bei Erregung des Elektromagneten in den ihm zugeordneten magnetischen Arbeitsspalt
hineingezogen wird. Diese Bewegung wird ausgenutzt, um eine Antriebs-(Nick)bewegung,
vorzugsweise für Anschlagdrucker, zu erzeugen. Aus den Darstellungen in Fig. 1 und
Fig. 3 ist ersichtlich, daß an dieser Bewegung sämtliche magnetischen Arbeitsspalte
in Verbindung mit den ihnen zugeordneten Ankerstegen beteiligt sind. Die Antriebskraft
für den Scheibenring durch Hineinziehen seiner Ankerstege in die ihnen zugeordneten
magnetischen Arbeitsspalte ist umso größer, je mehr magnetische Arbeitsspalte vorhanden
sind. Eine größere Antriebskraft bewirkt jedoch auch eine größere Beschleunigung bei
der Bewegung des Scheibenringes aus seiner Ruhelage in eine Arbeitsposition und damit
auch eine höhere Geschwindigkeit, die insbesondere bei Anschlagdruckern zur Erzielung
hoher Druckleistungen erforderlich ist. Die Bewegung des Scheibenringes erfolgt dadurch,
daß jeder Ankersteg in den ihm zugeordneten magnetischen Arbeitsspalt gezogen und
dabei beschleunigt wird. Dabei wird sich der Ankersteg über den magnetischen Arbeitsspalt
hinaus weiterbewegen, insbesondere dann, wenn das Magnetfeld rechtzeitig abgeschaltet
wird. Das Zurückstellen des Scheibenringes für eine spätere erneute Antriebsbewegung
wird an anderer Stelle beschrieben.
[0028] Um die Antriebsbewegung des frei beweglichen Scheibenringes im Spalt 2 in eine nach
außen hin wirksame Nickbewegung umzuwandeln, werden besondere konstruktive Maßnahmen
vorgesehen.
[0029] Zu ihrer Verdeutlichung ist in Fig. 4 eine schematische perspektivische Darstellung
des (zwischen dem oberen und unteren Außenring verlaufenden) Scheibenringes gezeigt,
welcher außen mit einer Streben-Wangen-Anordnung verbunden ist, die der Aufnahme der
Elektromagnet-Einheit dient.
[0030] Der bei Erregung des Elektromagneten im Spalt 2 der Elektromagnet-Einheit (Fig. 3)
befindliche Ankerscheibenring 1 führt wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 1 erwähnt,
eine einmalige Drehschrittbewegung aus. In Fig. 4 ist gezeigt, mit welchen konstruktiven
Maßnahmen diese Drehschrittbewegung des frei beweglichen Ankerscheibenringes 1 in
eine Nickbewegung transformiert werden kann. Eine solche Nickbewegung kann beispielsweise
in Anschlagdruckern zur Erzeugung einer Anschlagsbewegung zum Abdruck eines Zeichens
verwendet werden. Der im Spalt 2 der Elektromagnet-Einheit (
Fig. 3) befindliche Ankerscheibenring ist nach oben durch die Unterseite des oberen
Außenringes 3 und nach unten durch die Oberseite des unteren Außenringes 4 geführt.
Ein Ausweichen des Ankerscheibenringes nach innen in Richtung der Spule 13 bzw. nach
außen in entgegengesetzter Richtung dazu wird durch die Hülse 14 verhindert. Der Ankerscheibenring
1 hat gemäß der Darstellung in Fig. 4 drei außenliegende Scheibenring-ösen 1-3-1 und
1-3-2 (die dritte ist nicht dargestellt) zur Aufnahme von jeweils einer Strebe 19,
20, 21. Die Scheibenring-ösen und die mit ihnen verbundenen Streben verlaufen außerhalb
der in Fig. 3 gezeigten Elektromagnet-Einheit. Die Streben 19, 20, 21, jeweils untereinander
parallel und gleichmäßig am Umfang des Ankerscheibenringes angeordnet, verlaufen parallel
zur gedachten Achse der Innen- bzw. Außenringe. Die Streben 19, 20, 21 sind mit ihren
Enden jeweils mit einer Wange 22, 23, einem sternförmigen Teil mit drei Schenkeln,
fest verbunden. Die Schenkel der in Fig. 4 vorderen Wange 23 sind mit 23-1, 23-2,
23-3 und die Schenkel der hinteren Wange 22 mit 22-1, 22-2 und 22-3 gekennzeichnet.
Die Schenkel 23-2 und 22-2 sind verlängert. Zwischen den Enden dieser verlängerten
Schenkel ist ein Schlagbalken 26 befestigt. Dieser Schlagbalken 26 wird, wie später
noch genauer erläutert, zur Ausführung der Nickbewegung benutzt, die sich bei einer
Drehschrittbewegung des Ankerscheibenringes 1 ergibt. Im Mittelteil der Wangen 22
und 23 sind nach innen gerichtete Aufnahmezapfen 24 und 25 angeordnet, die aufeinander
ausgerichtet sind. Diese Aufnahmezapfen dienen der Aufnahme der Elektromagnet-Einheit,
wie sie in Fig. 3 dargestellt ist. Der Zapfen 25 dient der Aufnahme der Bohrung 9
der Elektromagnet-Einheit, während der Zapfen 24 der Aufnahme der in Fig. 3 nicht
erkennbaren entsprechenden Bohrung im unteren Innenringes 7 dient. Aus Übersichtsgründen
sind die Elektromagnet-Einheit (Fig. 3) und die Streben-Wangen-Anordnung gemäß Fig.
4 getrennt dargestellt. Es läßt sich aber leicht erkennen, wie der im Spalt 2 der
Elektromagnet-Einheit angeordnete Scheibenring 1 (Fig. 4) mit der außerhalb der Elektromagnet-Einheit
liegenden und diese quasi umgebenden Streben-Wangen-Anordnung verbunden ist. Bei einer
Drehschrittbewegung des Scheibenringes muß die Streben-Wangen-Anordnung (Fig. 4) zwangsweise
seiner Bewegung folgen und eine Drehschrittbewegung um die durch die Aufnahmezapfen
24 und 25 verlaufende Achse ausführen. Dieser Drehschrittbewegung folgt der Schlagbalken
26 zwischen den verlängerten Schenkeln 23-2, 22-2 der Wangen 23 und 22 und macht dabei
eine Nickbewegung. Voraussetzung ist natürlich, daß die Elektromagnet-Einheit eine
feste Position einnimmt, damit es zu einem definierten Bewegungsablauf der Streben-Wangen-Anordnung
kommen kann.
[0031] Die getrennte Darstellung der Elektromagnet-Einheit in
Fig. 3 und der Streben-Wangen-Anordnung in Fig. 4 soll nicht andeuten, daß beide Baugruppen
zunächst getrennt zusammengebaut werden. Die getrennte Darstellung beider Baugruppen
dient lediglich einem besseren Verständnis der Wirkungsweise. Was den Zusammenbau
der Elektromagnet-Einheit in Kombination mit der Streben-Wangen-Anordnung angeht,
so ist es verständlich, daß beim Zusammenbau der Elektromagnet-Einheit bereits der
Ankerscheibenring 1 mit den an ihm befestigten Streben 19, 20 und 21 zu berücksichtigen
ist. Nach erfolgtem Zusammenbau der Elektromagnet-Einheit, welche auch die Positionierung
des Ankerscheibenringes 1 mit den Streben 19, 2
0, 21 im Spalt 2 berücksichtigt, können in nachfolgenden Arbeitsgängen die Streben
19, 20, 21 mit den Wangen 22, 23 unter Hinzufügung des Schlagbalkens 26 fest verbunden
werden.
[0032] In Fig. 5 ist die schematische Seitenansicht eines Aufnahmeprismas 33 zur Aufnahme
der Elektromagnet-Einheit (Fig. 3) und der Streben-Wangen-Anordnung (Fig. 4) zur Ausführung
einer Nickbewegung gezeigt. Es ist davon auszugehen, daß die Elektromagnet-Einheit
(Fig. 3) bereits mit der Streben-Wangen-Anordnung (Fig. 4) zusammengebaut wurde. Fig.
5 zeigt, in welcher Weise diese beiden miteinander zusammengebauten Einheiten mit
dem Aufnahmeprisma zur Ausführung einer Nickbewegung zusammenwirken. Das bewegliche
Teil ist die Streben-Wangen-Anordnung, das feststehende Teil die Elektromagnet-Einheit.
Die Elektromagnet-Einheit ist an drei Punkten mit dem Aufnahmeprisma verbunden, die
dessen Lage fixieren. Das Aufnahmeprisma besteht im wesentlichen aus zwei Schenkeln
33-2 und 33-1, die sich in etwa in ihrer gegenseitigen Lage mit den Schenkeln eines
schräg geschriebenen L's vergleichen lassen. Die Elektromagnet-Einheit ist an zwei
Punkten 27 und 28 gegen den einen mit einer entsprechenden Aussparung 35 versehenen
Schenkel 33-2 gedrückt. Die Elektromagnet-Einheit weist in dem äußeren Bereich eines
Außenringsegmentes eine Aussparung 29 auf zur Aufnahme eines Justierstiftes 30, der
am oberen Ende einer Halteplatte 31 befestigt ist, welche mittels eines Verbindungselementes
32, z. B. einer Schraube, mit dem unteren Schenkel 33-1 des Aufnahmeprismas 33 verbunden
ist. Auf diese Weise ist die Elektromagnet-Einheit an drei Stellen in ihrer Lage fixiert.
Die Streben-Wangen-Anordnung hat zur Ausführung einer Nickbewegung in Pfeilrichtung
P an zwei Stellen den Bewegungsweg begrenzende Elemente. Die Ausgangslage ist durch
einen Anschlagsstift 34a mit einem die Bewegung dämpfenden Materialstück 36 an seinem
oberen Ende definiert. Der Anschlagstift 34a ist am oberen Ende des Schenkels 33-2
des Aufnahmeprismas 33 befestigt. Sein dämpfendes Anschlagselement 36 wirkt auf den
Schlagbalken 26, der am äußeren Ende zwischen den Schenkeln 23-2 und 22-2 (Fig. 4)
angeordnet ist. In der Ausgangsposition ruht der Schlagbalken 26 an dem Anschlag 36,
bei Ausführung einer Nickbewegung in Pfeilrichtung P bewegt sich der Schlagbalken
von diesem Anschlag 36 fort. Der
Weg der Nickbewegung ist durch ein Rückstellelement 34b begrenzt. Dieses Rückstellelement
34b ist in der Aussparung 35 des Aufnahmeprismas angeordnet; es kann z.B. ein in Doppelpfeilrichtung
federndes Glied sein, das auf die Strebe 21, welche zwischen den Schenkeln 23-3 und
22-3 der Wangen 23 und 22 (Fig. 4) angeordnet ist, einwirkt. Bei Ausführung einer
Nickbewegung in Pfeilrichtung P wird die Strebe 21 aufwärts gegen die Kraft des Rückstellelements
bewegt bis zu einem Punkt, von dem ab das Rückstellelement die Streben-Wangen-Anordnung
entgegen der Pfeilrichtung P in die Ausgangslage zurückdrückt. Die Ausgangslage ist
durch das Anschlagselement 36 für den Schlagbalken 26 definiert.
[0033] Fig. 6 zeigt eine schematische perspektivische ausschnittsweise Darstellung zur Anwendung
der Nickbewegung für Anschlagdrucker. Im Zusammenhang mit Fig. 5 wurde erläutert,
wie es zur Ausführung einer Nickbewegung in Pfeilrichtung P kommt. Dabei führt die
Wangen-Streben-Anordnung eine einmalige Drehschrittbewegung um ihre durch die Aufnahmezapfen
24, 25 verlaufende Achse aus. Der zwischen den Enden der verlängerten Schenkel 23-2
und 22-2 verlaufende Schlagbalken 26 bewegt sich dabei in Pfeilrichtung P, nach Ausführung
der Nickbewegung wird-die Streben-Wangen-Anordnung durch das Rückstellelement 34b
zurückgestellt. Gemäß Fig. 6 kann diese Nickbewegung für Anschlagdrucker verwendet
werden. Dabei kann z.B. ein in Pfeilrichtung D umlaufendes
Druckelementband 35 benutzt werden. Dieses Druckelementband hat eine Aussparung 36,
in das entgegen der Bewegungsrichtung des Bandes eine federnde Zunge 35-1 gleichen
Materials wie des Bandes hineinragt. Auf der einen Seite dieser Zunge ist ein Druckelement
35-3 zur Erzeugung eines punktförmigen Abdruckes angeordnet; auf der anderen Seite
ein den Druckanschlag aufnehmendes Element 35-2. Bei Ausführung einer Nickbewegung
schlägt der Schlagbalken 26 gegen dieses Element 35-2, daraufhin bewegt sich das Druckelement
35-3 in verlängerter Richtung von P zur Erzeugung eines Abdruckes. Dieser Bewegung
kommt besonders die federnde Eigenschaft der Zunge 35-1 entgegen, die sich leicht
in Druckrichtung auslenken läßt.
[0034] Das zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel zur Erläuterung der Erfindung braucht
jedoch nicht ausschließlich auf Anschlagdrucker beschränkt zu sein. Darüber hinaus
sind insbesondere Anwendungen denkbar, bei denen eine Nickbewegung relativ großer
Kraft und hoher Geschwindigkeit erforderlich ist. Die Kraft läßt sich durch die Anzahl
der magnetischen Arbeitsspalte steigern, damit wächst auch die Beschleunigung und
die Nickgeschwindigkeit, die aber nur dann hohe Werte erreicht, wenn die Streben-Wangen-Anordnung
aus relativ leichten Teilen zusammengebaut wird. Anordnungen dieser Art könnten beispielsweise
für Papiervorschübe oder Farbbandantrieb in Druckern etc. eingesetzt werden.
[0035] Werden die erfindungsgemäßen Drehantriebe in Anschlagdruckern eingesetzt, so stellt
es kein Problem-dar, ihre Breiten-Abmessungen gering zu halten, um eine hohe Packungsdichte
in den "Druckhammerbänken" zu erhalten.
[0036] Auch ist es möglich, die Drehantriebseinheiten abwechselnd stehend und hängend anzuordnen,
wobei die Schlagbalken aller Einheiten in einer Linie fluchten.
[0037] Während sich das in den Fign. 3, 4 und 5 dargestellte Ausführungsbeispiel auf eine
Anordnung bezieht, bei der die Antriebs-Drehschrittbewegung des Scheibenringes auf
eine mit seiner Peripherie verbundene Streben-Wangen-Anordnung übertragen wird, sind
auch Ausführungen denkbar (Fig. 7), bei denen die Ankerstege in einer den Antriebs-Drehschritt
ausführenden Scheibe 45 angeordnet sind, welche fest mit einer Drehachse 46 verbunden
ist. Diese Scheibe 45 trägt, wie aus Fig. 8 zu ersehen ist, magnetisierbare Ankerstege
51 bis 56, die auf zwei konzentrisch um die Achse 46 ausgerichteten Spuren angeordnet
sind und die in radialer Ausrichtung miteinander fluchten. Diese Ankerstege 51 bis
56 sind magnetischen Arbeitsspalten einer Elektromagnet-Einheit zugeordnet. Diese
Elektromagnet-Einheit wird von einer Vielzahl U-förmiger Magnetjochpaare gebildet.
In Fig. 7 wird beispielsweise ein solches Magnetjochpaar von den U-förmigen Magnetjochen
37 und 38 bzw. 64 und 65 gebildet. Die Polenden eines solchen Paares U-förmiger Magnetjoche
stehen sich unter Bildung magnetischer Arbeitsspalte gegenüber, wobei die Basis der
Magnetjoche radial ausgerichtet ist. Sämtliche Magnetjoche sind jeweils in einer konzentrisch
zur Achse 46 verlaufenden ringförmigen Halterung 49 bzw. 50 eingebettet, wobei die
Halterungsteile 49 und 50 derart zusammengefügt sind, daß in ihrem Inneren ein Spalt
66 zur Aufnahme der Scheibe 45 verbleibt. Die achsnahen Teile der Halterung 49 und
50 sind mit jeweils einem Lager 47, 48 für die Achse 46 versehen. Die Achse ist in
diesem Lager frei beweglich, während die Halterung mit der Elektromagnet-Einheit fest
verbunden ist. Die Erregerspule der Elektromagnet-Einheit ist zweiteilig als Ringspule
ausgeführt, die obere Ringspule 43 verläuft in der öffnung der U-förmigen oberen Magnetjoche
und einer entsprechenden konzentrischen Aussparung in der Halterung 49. Die untere
Ringspule verläuft in der öffnung der unteren Magnetjoche (z.B. 38 und 65) und einer
entsprechenden konzentrischen Aussparung in der Halterung 50. Der Grund für die zweiteilige
Ausführung der Spule besteht darin, daß zwischen den Spulenteilen die Scheibe 45 verläuft.
[0038] In
Fig. 7 sind die Schenkel des U-förmigen Magnetjoches 37 mit 37-1 und 37-2 gekennzeichnet,
die Schenkel des
U-förmigen Magnetjoches 38 mit 38-1 und 38-2. Beide
Ma-gnetjoche stehen sich derart gegenüber, daß zwischen ihren Polenden jeweils ein
Arbeitsspalt 39 bzw. 4
0 gebildet wird. Dem Arbeitsspalt 40 ist ein Ankersteg auf der inneren konzentrischen
Spur der Scheibe 45 (s. Fig. 8) zugeordnet, dem außenliegenden magnetischen Arbeitsspalt
39 ein Ankersteg auf der äußeren konzentrischen Spur der Scheibe 45. Analoge Betrachtungen
gelten für die sich einander gegenüberstehenden U-förmigen Magnetjoche 64 und 65 auf
der rechten Seite der Darstellung in Fig. 7. Die Schenkel des Magnetjoches 64 sind
mit 64-1 und 64-2 gekennzeichnet; die des Magnetjoches 64 mit 65-1 bzw. 65-2. Die
Schenkel 64-1 und 65-1 stehen sich unter Bildung eines magnetischen Arbeitsspaltes
41, die Schenkel 64-2 und 65-2 unter Bildung eines magnetischen Arbeitsspaltes 42
gegenüber. Dem Arbeitsspalt 41 ist wieder ein Ankersteg der inneren konzentrischen
Spur nach Fig. 8 zugeordnet, dem Arbeitsspalt 42 ein Ankersteg der äußeren konzentrischen
Spur der Scheibe 45. Es ist verständlich, daß dem inneren und äußeren magnetischen
Arbeitsspalt eines Paares
U-förmiger sich gegenüberstehender Magnetjoche nur solche
Ankerstege auf der inneren und äußeren Spur der Scheibe 45 zugeordnet sein können,
die in radialer Ausrichtung einander fluchten.
[0039] Die Wirkungsweise der in Fig. 7 gezeigten Anordnung bedarf unter Berücksichtigung
der Wirkungsweise für die in Fig. 3, 4 und 5 gezeigten Anordnung keiner besonderen
Erläuterung. Vor Erregung des Elektromagneten steht vor jedem magnetischen Arbeitsspalt
ein diesem zugeordneter Ankersteg, der bei Elektromagneterregung in den magnetischen
Arbeitsspalt hineingezogen wird. Dabei dreht sich die Ankerscheibe 45 und veranlaßt
die fest mit ihr verbundene Achse 46 zur Ausführung eines Antriebs-Drehschrittes.
Auf die Darstellung technischer Einzelheiten zur Festlegung der Ausgangsposition der
Ankerscheibe und eines Rückstellelementes zur
Rückfüh- rung der Ankerscheibe nach Ausführung eines Antriebs-
Drehschrittes in ihre Ausgangslage wird aus Vereinfachungsgründen verzichtet. Die Begrenzung
und Rückstellung der Drehbewegung ist zweckmäßigerweise über die Achse vorzunehmen.
Entsprechende Anschläge und Rückstellelemente sind nicht erfindungswesentlich, sie
sind jedem Durchschnittsfachmann geläufig und werden deshalb nicht näher beschrieben.
[0040] Die in Fig. 7 gezeigte Darstellung kann dahingehend eine Modifikation erfahren, daß
die inneren achsnahen Schenkel der Magnetjochpaare auch durchgehend ausgeführt sein
können. In einem solchen Fall braucht auf der Scheibe 57 nach Fig. 9 nur eine Spur
mit Ankerstegen 58, 60, 62 vorgesehen zu sein. An den Stellen der durchgehenden Schenkel
(angenommen, die Schenkel 37-1 und 38-1 des Magnetjochpaares 37 und 38 wären miteinander
verbunden) müssen genügend große Aussparungen (59, 61, 63) auf einer inneren konzentrischen
Spur der Scheibe 57 vorgesehen sein. Diese Aussparungen müssen nicht nur groß genug
sein, um diese miteinander verbundenen Schenkel durch die Kreisscheibe hindurchtreten
zu lassen, sie müssen auch eine freie Antriebs-Drehschrittbewegung der Ankerscheibe
zulassen und eine entsprechende Montagemöglichkeit bieten.
1. Elektromagnetische Antriebsanordnung zur Ausführung einer einzelnen Schritt-, Schalt-
oder Stoßbewegung,
bestehend aus einer Elektromagnet-Einheit und einem Bewegungselement,
wobei die Elektromagnet-Einheit von Elektromagnetspulen erregbare Joche einschließt,
deren einander gegenüberstehende Polenden magnetische, in einer Ebene liegende Arbeitsspalte
definieren und
wobei das Bewegungsglied mit durch die magnetischen Arbeitsspalte verläuft und
eine Anzahl magnetisierbarer Elemente enthält,
deren geometrische Ausbildung in der Größenordnung der geometrischen Ausbildung der
magnetischen Arbeitsspalte liegt,
und von denen sich ein jedes im nichterregten Zustand der Elektromagnet-Einheit in
seiner Ausgangslage im wesentlichen vor dem ihm zugeordneten magnetischen Arbeitsspalt
befindet
und bei Erregung der Elektromagnet-Einheit in diesen Arbeitsspalt hineingezogen und
dabei beschleunigt wird, wodurch der Antrieb des Bewegungselementes bedingt ist, dadurch
gekennzeichnet,
daß die magnetischen Arbeitsspalte auf einer von einer Geraden abweichenden Bahn liegen,
die offen oder in sich geschlossen ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Bahn eine Kreisbahn und das Bewegungselement ein rotationssymmetrischer Körper,
insbesondere eine Scheibe (45, 57) oder ein Ring (1) ist.
3. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die magnetisierbaren Joche (10, 11), zwischen deren sich gegenüberstehenden Polenden
die magnetischen Arbeitsspalte ausgebildet sind,
von wenigstens einer ihnen allen gemeinsamen Elektromagnet-Erregerspule (13, 43, 44)
erregbar sind.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Joche (10, 11) radial ausgerichtet sind,
daß die magnetischen Arbeitsspalte zwischen sich gegenüberstehenden Polenden der Joche
ausgebildet sind,
daß der Magnetfluß eines magnetischen Arbeitsspaltes über ein durchgehendes Joch oder
über mehrere untereinander verbundene oder nichtverbundene Joche geführt ist,
daß die Joche ganz oder teilweise wenigstens eine ihnen gemeinsame Elektromagnet-Erregerspule
(13) umschließen
und daß das Bewegungselement ein Ring mit radial verlaufenden magnetisierbaren Elementen
(1-10/20) ist.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring ein-Scheibenring
(1) ist.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Elektromagnet-Einheit ein zylinderförmig ähnliches Gebilde ist,
bestehend aus einem Achseninnenteil (6, 7) und zwei konzentrisch dazu in gleichem
Abstand davon angeordneten und voneinander zur Bildung eines Laufspaltes (2) für das
Bewegungselement (1) beabstandeten Außenringen (3 und 4),
daß sich die Polenden der Joche (10, 11) an diesem Laufspalt (2) zur Bildung einer
Vielzahl magnetischer Arbeitsspalte gegenüberstehen,
daß zwischen dem Achseninnenteil (6, 7) und den Außenringen (3, 4) wenigstens eine
Elektromagnet-Erregerspule (13) vorgesehen ist, und daß das Achseninnenteil (6, 7)
mit den Außenringen (3, 4) mit Jochen (10, 11) verbunden ist.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Joche (10, 11) U-förmig
ausgebildet sind.
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Joche aus dünnen Blechen gefertigt sind.
9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schenkel der Joche in einer Ebene liegen.
10. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Außenringe (3, 4) mit Ausnahme der in ihnen verlaufenden Jochteile (10, 11)
aus einem nicht magnetisierbaren Metall oder aus Kunststoffvergußmasse bestehen.
11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß das Bewegungsglied (1) mit einer mit ihm bewegbaren Anordnung zur Ausführung einer
Antriebsbewegung verbunden ist.
12. Anordnung nach Anspruch 11 und Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß das als Ring (1) ausgebildete Bewegungselement mit radial nach außen weisenden
Scheibenring-ösen (1-3-1, 1-3-2) zur Befestigung einer Anordnung zur Ausführung einer
Nickbewegung verbunden ist.
13. Anordnung nach Anspruch 6 und Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die Anordnung zur Ausführung der Nickbewegung aus mit dem Ring (1) parallel zum
Achseninnenteil (6, 7) verlaufenden Streben (20, 21, 26) besteht, deren Enden mit
jeweils einer von zwei Wangen (22, 23) verbunden sind,
daß das Achseninnenteil (6, 7) der Elektromagnet-Einheit zwischen den beiden Wangen
(22, 23) geführt ist,
und daß die Streben-Wangen-Anordnung mit einem die Nickbewegung-ausführenden Element
(26) verbunden ist.
14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (26) ein zwischen
den Wangen (22, 23) angeordneter Schlagbalken (26) ist.
15. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Elektromagnet-Einheit in einem Halteprisma (33) in ihrer Lage fixiert ist, welches
einen die Ausgangslage des Bewegungsgliedes (1) definierenden Anschlag (34A, 36) und
ein federndes Rückstellglied (34B) zur Rückführung des Bewegungsgliedes nach Ausführung
einer Antriebsbewegung in die Ausgangslage aufweist.
16. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das Bewegungsglied eine achs(46)verbundene Scheibe (45) ist,
die mindestens eine zur Achse (46) konzentrische Spur aufweist,
auf der magnetisierbare Elemente (51, 53, 55; 52, 54, 56) angeordnet sind,
daß beidseitig der Scheibe (45) Joche (37, 64) vorgesehen sind, deren sich gegenüberstehende
Polenden magnetische Arbeitsspalte (39, 40, 41, 42) bilden,
in die die magnetisierbaren Elemente hineingezogen werden,
und daß allen Jochen (37, 64; 38, 65) auf jeweils einer Seite der Scheibe wenigstens
eine gemeinsame Elektromagnet-Erregerspule (43, 44) zugeordnet ist,
und daß bei Erregung der Elektromagnet-Einheit die Scheibe (45) eine einzelne schrittförmige
Drehantriebsbewegung ausführt und dabei eine Achs(46)-drehung bewirkt.
17. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Joche (37, 38, 64,
65) U-förmig'ausgebildet sind, daß die Basis jedes Joches radial zur Achse (46) ausgerichtet
ist, und daß die Scheibe (45) zwei konzentrische Spuren aufweist, auf denen magnetisierbare
Elemente (51, 53, 55; 52, 54, 56) angeordnet sind.
18. Anordnung nach Anspruch 16,. dadurch gekennzeichnet, daß die Joche U-förmig ausgebildet
sind,
daß die Basis jedes Joches radial zur Achse (46) ausgerichtet ist,
wobei die achsnahen Schenkel sich gegenüberstehender Joche miteinander verbunden sind,
und daß die Scheibe an den Stellen der miteinander verbundenen Joche Aussparungen
(59, 61, 63) aufweist, die die Ausführung einer schrittförmigen Drehantriebsbewegung
der Scheibe (45) zulassen.