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Dokumentenidentifikation DE3041170C2 11.02.1988
Titel Antriebsvorrichtung für das Laufwerk eines Zeilendruckers
Anmelder Printronix, Inc., Irvine, Calif., US
Erfinder Barrus, Gordon Brent, El Segundo, Calif., US;
Matula, Jerry, Westminster, Calif., US
Vertreter Hansmann, A., Dipl.-Wirtsch.-Ing., Pat.-Anw., 8000 München
DE-Anmeldedatum 31.10.1980
DE-Aktenzeichen 3041170
Offenlegungstag 21.05.1981
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 11.02.1988
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.02.1988
IPC-Hauptklasse B41J 19/14
IPC-Nebenklasse G06K 15/08   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-OS 30 03 279 bekannt. Die Magnetanordnung dieser Vorrichtung dient dem Zweck, den Rahmen des Laufwerks und die Ausgleichsmasse durch magnetische Anziehung am Antriebsband und an Scheiben zur Anlage zu bringen. Der Antrieb des Laufwerks wird über die Scheiben bewirkt, von denen eine angetrieben ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsmäßige Antriebsvorrichtung zu schaffen, bei der die Magnetanordnung gleichzeitig zur Erzeugung des Antriebs verwendet wird.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die vorgeschlagene Ausbildung entfällt ein gesonderter mechanischer Antrieb für das Laufwerk, wodurch sich der Platzbedarf verringert, ohne daß dadurch eine Vergrößerung der zu bewegenden Masse erfolgt, da die zum Antrieb des Laufwerks erforderliche Spule bei der Dimensionierung des Rahmens des Laufwerks, der Ausgleichsmasse und der Magnetanordnung berücksichtigt werden kann.

Aus der DE-OS 26 54 075 ist zwar grundsätzlich die Konstruktion eines Linearmotors bekannt, jedoch lassen sich hieraus keine Anregungen entnehmen, die Magnetanordnung der aus der DE-OS 30 03 279 bekannten Antriebsvorrichtung als Teil eines Linearmotors auszubilden.

Für die Ausbildung der Magnetanordnung ergeben sich zwei Möglichkeiten. Die Magnetanordnung kann zwischen dem Rahmen des Laufwerks und der Ausgleichsmasse feststehend angeordnet sein; in diesem Falle wird die Spule auf der Ausgleichsmasse befestigt. Es ist aber auch möglich, die Spule zwischen dem Rahmen des Laufwerks und der Ausgleichsmasse feststehend anzuordnen. Die Magnetanordnung wird dann auf dem Rahmen des Laufwerks und der Ausgleichsmasse befestigt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Fig. 1 bis 12 beispielsweise erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Druckers mit einer Antriebsvorrichtung gemäß der Erfindung unter gleichzeitiger Darstellung der Steuerschaltung,

Fig. 2 eine Aufsicht einer Ausführungsform der Antriebsvorrichtung in Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 2,

Fig. 4A einen Schnitt längs der Linie 4A-4A in Fig. 2,

Fig. 4B einen Schnitt längs der Linie 4B-4B in Fig. 2,

Fig. 5 ein Diagramm, aus dem sich die Abhängigkeit der Laufwerkgeschwindigkeit und des Erregerstroms der Antriebsvorrichtung in Abhängigkeit von der Zeit ergibt,

Fig. 6 ein Diagramm, aus dem sich die Abhängigkeit der Antriebskraft vom Erregerstrom der Antriebsvorrichtung ergibt,

Fig. 7 und 8 Aufsichten weiterer Ausführungsformen der Erfindung,

Fig. 9 und 10 Aufsichten verschiedener Rückpralleinrichtungen der Antriebsvorrichtung,

Fig. 11 eine Aufsicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, und

Fig. 12 einen Schnitt längs der Linie 12-12 in Fig. 11.

In Fig. 1 ist ein Drucker 10 dargestellt, welcher einen in zwei Richtungen bewegbaren Antrieb 12 aufweist. Der Antrieb 12 bewegt ein Laufwerk 14 relativ zu einem angrenzenden Druckwiderlager 16 hin und her. Das Laufwerk 14weist mehrere Schlaghämmer auf. Eine mit dem Laufwerk 14 verbundene Leitung 18 ermöglicht die wahlweise Erregung von Magnetschaltungen, welche den verschiedenen Schlaghämmern innerhalb des Laufwerkes 14 zugeordnet sind, derart, daß wahlweise ein Abdruck über ein Farbband 20 auf einem Druckpapier vorgenommen wird. In Fig. 1 sind Teile des Farbbandes 20 dargestellt. Das Druckpapier, welches aus Gründen vereinfachter Wiedergabe nicht dargestellt ist, wird schrittweise über das Druckwiderlager 16 nach oben befördert, wobei in herkömmlicher Weise zwei Antriebe 22 verwendet sind. Eine Farbbandkassette 24, welche in Fig. 1 unterbrochen dargestellt ist, wird zusammen mit einem Motor 26 verwendet, um das Farbband 20 im Bereich des Druckwiderlagers 16 über das Druckpapier zu bewegen.

Die Antriebe 22 sind an den entgegengesetzten Enden einer Stange 28 gehaltert, die sich längs des Druckers 10 erstreckt und durch ein gegenüberliegendes Paar von Befestigungsplatten 30 und 32 getragen ist. Die Platten 30 und 32 sind auf einer Grundplatte 34 des Druckers angebracht. Eine Stange 36 von quadratischem Querschnitt ist drehbar innerhalb der Platten 30 und 32 gehaltert und treibt die Antriebe 22 derart an, daß das Papier gemäß Drehung einer Riemenscheibe 38 vorwärtsbewegt wird. Die Riemenscheibe 38 sitzt auf dem einen Ende der Stange 36. Ein an der entgegengesetzten Seite der Platte 30 angebrachter Motor treibt die Riemenscheibe 38 über eine Riemenscheibe 42 und einen Treibriemen 44 an.

Die Einzelheiten des Antriebes 12 sind sowohl in den Fig. 2 bis 4 als auch in Fig. 1 wiedergegeben. Der Antrieb 12 enthält ein Paar von Riemenscheiben 50 und 52, die um ein Paar von Abstand aufweisenden, parallelen und vertikalen Achsen drehbar sind. Die Riemenscheibe 50 ist mittels einer Welle 54 drehbar, während die Riemenscheibe 52 mittels einer Welle 56 drehbar ist. Die Wellen 54 und 56 sind in den entgegengesetzten Enden eines oberen Rahmens 58 und eines unteren Rahmens 60 gelagert. Der untere Rahmen 60 ist direkt an der Grundplatte 34 des Druckers 10 angebracht. Der obere Rahmen 58 ist gemäß Fig. 1 länglich und im wesentlichen rechtwinklig ausgebildet, ist jedoch in den Fig. 2 bis 4 aus Gründen der besseren Darstellung weggelassen. Der obere Rahmen 58, in welchem die oberen Enden der Wellen 54 und 56 gelagert sind, ist auf der Oberseite von drei Zwischenrahmenkörpern 62 befestigt, die sich vom unteren Rahmen 60 gemäß Fig. 3 vertikal nach oben gerichtet erstrecken.

Ein gespanntes Band 64 von gleichförmiger Breite umgibt teilweise die Riemenscheiben 50 und 52, wobei sich das Band gemäß Fig. 2 auf einer Seite zwischen den Scheiben erstreckt. Das Band 64 ist mit Hilfe von Schrauben 66 und 68 mit den Riemenscheiben 50 und 52 verbunden. Die Schrauben 66 und 68 gewährleisten eine vertikale Ausrichtung des Bandes 64 mit den Scheiben 50 und 52, während gleichzeitig die begrenzte Bewegung des Bandes 64 ermöglicht ist, welche zur Hin- und Herbewegung des Laufwerkes 14 erforderlich ist.

Das Laufwerk 14 ist mit einem im wesentlichen L-förmigen Rahmen 70 an einem Teil des Bandes 64 zwischen den Scheiben 50 und 52 an einer Seite derselben befestigt. Der Rahmen 70 ist länger als der Abstand zwischen den Wellen 54 und 56, um während der begrenzten, durch das Laufwerk 14 erteilten Bewegung durch das Band 64 hindurch eine Berührung des Rahmens mit den Riemenscheiben 50 und 52 zu ermöglichen. Dabei ist der Rahmen 70 durch Schrauben 72 über eine dünne Platte 74 am Band 64 befestigt.

Eine lange, zum Massenausgleich dienende Stange 76 befindet sich an der bezüglich des Rahmens 70 entgegengesetzten Seite der Scheiben 50 und 52 in Berührung mit diesen. Die entgegengesetzten Enden 78 und 80 des Bandes 64 sind mittels Schrauben 82 und 84 an der Stange 76 angebracht. Auch die Stange 76 weist eine Länge auf, welche größer ist als der Abstand zwischen den Wellen 54 und 56, so daß sie über angrenzende Teile des Bandes 64 in Kontakt mit den Riemenscheiben 50 und 52 verbleibt, wenn sich das Laufwerk 14 begrenzt hin- und herbewegt. Die zum Massenausgleich dienende Stange 76, welche hinsichtlich Größe und Formgebung vergleichbar ist mit dem Laufwerk 14 und dem zugehörigen Befestigungsrahmen 70, ist hinsichtlich seiner Masse so bemessen, daß diese der Masse des Laufwerkes 14 mit daran befestigter Hammerbank einschließlich des Befestigungsrahmens 70 entspricht. Die Stange 76 gleicht die Hin- und Herbewegung des Laufwerkes 14 aus, so daß ungeachtet der Hin- und Herbewegungen des Laufwerkes 14 Vibrationen und Schüttelbewegungen erheblich gedämpft werden.

Die entgegengesetzten Enden des Rahmens 70 werden mit Hilfe einer Magnetanordnung 94 durch angrenzende Teile des Bandes 64 hindurch in Berührung mit den Scheiben 50 und 52 gehalten. Die Magnetanordnung 94 hält außerdem die entgegengesetzten Enden der Stange 76 durch angrenzende Teile des Bandes 64 hindurch in Anlage mit den Scheiben 50 und 52. Die Magnetanordnung 94 enthält erste und zweite Polstücke 96 und 98, die sich zwischen angrenzenden Zwischenstücken 62 befinden und Luftspalte 100 und 102 mit dem Rahmen 70 bilden. Die Polstücke 96 und 98 sind im wesentlichen von U-förmigem Querschnitt, wie in Fig. 4A und Fig. 4B dargestellt ist, wobei das Polstück 98 länger ist als das Polstück 96. Ein Permanentmagnet 104 ist am einen Ende des Polstückes 98, entgegengesetzt zum Rahmen 70, mit dem Polstück verbunden. Der Permanentmagnet 104 weist einen Nordpol auf, der mit dem Polstück 96 in Berührung ist, und einen Südpol, der sich angrenzend zur Stange 76 befindet und einen Luftspalt 108 mit dieser bildet. Das entgegengesetzte zum Rahmen 70 liegende Ende des Polstückes 98 bildet mit der Stange 76 einen Luftspalt 110.

Die Magnetanordnung 94 erzeugt einen Magnetfluß entlang einer Bahn, welche Teile des Rahmens 70 und der zum Massenausgleich dienenden Stange 76 umfaßt. Letztere Bauteile sind aus magnetischem Material gefertigt. Die Bahn des Magnetflusses ist in Fig. 2 in gestrichelten Linien wiedergegeben. Die Polarität des Permanentmagneten 104 ist so gewählt, daß der Magnetfluß sich vom Magneten über den Luftspalt 108 und in die Stange 76 erstreckt. Von diesem Punkt erstreckt sich der Magnetfluß entlang der Stange 76 über den Luftspalt 110; das Polstück 98, den Luftspalt 102 und die Platte 74 in den Rahmen 70. Von diesem Punkt an schließt sich der Magnetfluß längs des Rahmens 70 über den Luftspalt 100 und durch das Polstück 96 zum Permanentmagneten 104. Der durch die Magnetanordnung 94 erzeugte Magnetfluß kann eine Magnetkraft erzeugen, die den Rahmen 70 in Richtung der Polstücke 96 und 98 und die Stange 76 in Richtung des Magneten 104 und in Richtung des Polstückes 98 ziehen. Die Kräfte halten den Rahmen 70 und die Stange 76 in Berührung mit den Scheiben 50 und 52.

Die Polstücke 96 und 98 und der Permanentmagnet 104 bilden zusammen mit Spulen 112, 114 einen Teil eines Linearmotors. Die Wicklung 112 der Spulen befindet sich auf der Stange 76 innerhalb des Luftspaltes 108 und die Wicklung 114 innerhalb des Luftspalts 110. Die Wicklungen der Spulen 112, 114 sind auf der Stange 76 entgegengesetzt gewickelt und in Reihe geschaltet. Die Anschlüsse der Spulen 112, 114 sind an eine Klemme 116 bzw. 118 angeschlossen. Die Klemmen 116 und 118 dienen zum Anlegen eines sich zyklisch variierenden Stromsignals, so daß die Magnetanordnung 94 eine Magnetkraft erzeugt, die die Stange 76 und damit den Rahmen 70 des Laufwerkes 14 je nach Polarität des Signals in der einen oder in der anderen Richtung antreibt.

Die entgegengesetzte Bewegung des Antriebes 12 wird durch zwei Anschläge 120 und 122 an den Enden der Stange 76 begrenzt. Der Anschlag 120 enthält einen im wesentlichen L-förmigen Rahmen 124, welcher an der Grundplatte 34 befestigt ist und ein elastisches Element in Form eines Blockes 126 aufweist. Der Block ist an der Grundplatte befestigt und befindet sich in der Bahn der Linearbewegung der Stange 76. In gleicher Weise enthält der Anschlag 122 einen L-förmigen Rahmen 128, welcher an der Grundplatte 34 befestigt ist, und auch einen an der Platte befestigten Elastomerblock 130, der sich in der Bahn der Linearbewegung der Stange 76 befindet. Jedesmal, wenn eines der elastischen Elemente 126 und 130 durch ein Ende der Stange 76 beaufschlagt wird, wird ausreichend Energie im Elastomerblock gespeichert, um einen Rückprall auf eine normale Arbeitsgeschwindigkeit auszulösen, so daß nur noch eine sehr geringe Antriebsenergie erforderlich ist.

Die Antriebsschaltung für die Spulen 112 und 114 ist in Fig. 1 im Zusammenhang mit einem Positionscodierer 131 und einem Richtungssensor 132 wiedergegeben. Der Positionscodierer 131 kann jedes geeignete Gerät beinhalten, welches ein Signal erzeugt, das der Geschwindigkeit des die Hammerbank tragenden Laufwerkes 14 entspricht. Herkömmliche, für die genannten Zwecke verwendbare Anordnungen umfassen einen optischen Fühler, welcher optisch wahrnehmbare Markierungen längs des Rahmens 70 abtastet, ferner eine Anordnung mit einer stationären magnetischen Aufnahmeeinrichtung, die längs des Rahmens 70 verlaufende magnetische Markierungen abtastet, und einen Lineartachometer. Der Positionscodierer 131 erzeugt ein Signal, welches der tatsächlichen Geschwindigkeit des Antriebes 12 und des Laufwerkes 14 entspricht. Das die Geschwindigkeit wiedergebende Signal des Codierers 131 wird in einem Verstärker 133 verstärkt, bevor es in eine Geschwindigkeits-Korrekturschleife 134 eingegeben wird.

Der Richtungsfühler 132, welcher in Fig. 2 mit dem Positionscodierer 131 in einer einzelnen Einheit 135 kombiniert dargestellt ist, um Markierungen an einem sich längs des Rahmens 70 erstreckenden Streifen 136 abzutasten, erfaßt die Umkehrungen der Bewegung des Laufwerkes 14 und erzeugt ein bipolares Signal, dessen Polarität sich mit jeder Richtungsumkehr umkehrt. Der Richtungsfühler 132 kann jede geeignete herkömmliche Anordnung enthalten, um ein Signal zu erzeugen, welches daraufhin in einen Verstärker 137 verstärkt wird, bevor dieses Signal an einen bipolaren Referenz-Signalgeber 138 angelegt wird.

Das Geschwindigkeitssignal des Verstärkers 133 wird an die Geschwindigkeits-Korrekturschleife 134 zusammen mit einem Geschwindigkeits-Einstellsignal eines Impulsgebers 140 angelegt. Die Korrekturschleife 134 enthält einen Taktgeber, welcher die Geschwindigkeit der Zeitsignale mit dem Geschwindigkeits-Einstellsignal vergleicht. Die Differenz in Form eines Tachometer-Signals wird an einem Summierpunkt 142 zusammen mit einem Signal des bipolaren Referenz-Signalgebers 138 angelegt. Der Signalgeber 138 verwendet das bipolare Signal des Verstärkers 137 und erzeugt ein bipolares Bezugssignal mit einer Größe, welche der erwünschten Geschwindigkeit entspricht, während die Polarität die Richtung darstellt. Am Summierpunkt 142 wird dieses Signal mit dem Ausgangssignal der Geschwindigkeits-Korrekturschleife 134 vereint, um ein Fehlersignal zu erzeugen. Das Fehlersignal wird über einen Antriebsverstärker 144 an die Spulen 112, 114 angelegt, um diese entsprechend zu erregen.

Fig. 5 zeigt die Geschwindigkeit des Pendelwerkes 14 als Funktion der Zeit und des entsprechenden Erregerstromes, welcher an die Spulen 112, 114 angelegt werden muß, um eine im wesentlichen trapezförmigen Geschwindigkeits-Charakteristika zu erzielen. Wenn die Geschwindigkeitskurve am Punkt 146 den Wert Null durchläuft, dann spricht die Schaltung nach Fig. 1 an und erzeugt einen verhältnismäßig starken Impuls 148, der an die Spulen 112, 114 angelegt wird. Dieser Impuls vereint sich mit der natürlichen Rückprallwirkung des Antriebes 12, um den das Laufwerk schnell auf die erwünschte Nominalgeschwindigkeit zu beschleunigen, wie dies durch die Geschwindigkeits-Korrekturschleife 134 bestimmt ist. Danach erzeugt die Schaltung nach Fig. 1 einen verhältnismäßig kleinen Erregerstrom an den Spulen 112, 114, um die Reibungsverluste zu kompensieren und die Nominalgeschwindigkeit des Antriebes 12 aufrechtzuerhalten.

Wenn das Laufwerk 14 weit genug bewegt wurde, so daß die Stange 76 auf einen der Elastomerblöcke 126 und 130 aufprallt, was einem Punkt 152 auf der Geschwindigkeitskurve nach Fig. 5 entspricht, dann verzögert der Antrieb 12 schnell. Die Schaltung nach Fig. 1 fühlt die resultierende Differenz zwischen der tatsächlichen und der erwünschten Geschwindigkeit ab und erzeugt einen Erregerstrom mit zunehmender Größe, welcher an den Spulen 112 und 114 angelegt wird. Wenn die Geschwindigkeit des Antriebes 12 abnimmt, dann erzeugt die Schaltung einen Impuls 154, der an den Spulen 112, 114 angelegt wird. Die Verzögerung des Antriebs 12 dauert bis zum einen Punkt 156 in Fig. 5 an, an dem der Widerstand des elastischen Blocks entgegenwirkt. Obwohl der Stromimpuls 154 der Verzögerung des Antriebes 12 entgegenwirkt, geht diese Energie nicht verloren, sondern wird auf den elastischen Block übertragen. Wenn der Antrieb 12 am Punkt 156 zur Ruhe kommt und nachfolgend beginnt, die Richtung unter Einwirkung des zusammengedrückten elastischen Blocks umzukehren, dann wird zusätzlich Energie des Stromimpulses 154 mit Hilfe des elastischen Blockes auf den Antrieb 12 zurückgeführt. Gleichzeitig kehrt die Schaltung nach Fig. 1 die Polarität am Punkt 156 der Null-Bewegung um und erzeugt einen verhältnismäßig großen Impuls 158, so daß der Antrieb 12 schnell beschleunigt. Wenn der Antrieb 12 auf die Nominalgeschwindigkeit beschleunigt hat, erzeugt die Schaltung einen Strom für die Spulen 112, 114, welcher durch den tatsächlichen Wert des sich reduzierenden Fehlersignals am Summierpunkt 140 bestimmt ist. Wenn der Antrieb 12 die Nominalgeschwindigkeit am Punkt 160 erreicht hat, dann wird der durch die Schaltung nach Fig. 1 erzeugte Erregerstrom auf verhältnismäßig kleine Werte reduziert, die benötigt werden, um eine Kompensierung von Reibungsverlusten zu erhalten. Auf diese Weise wird die Linearbewegung des Antriebes 12 mit der erwünschten Nominalgeschwindigkeit beibehalten.

Wenn der Antrieb 12 seine entgegengesetzte Anschlagposition erreicht und die Stange 76 auf den anderen elastischen Block am Punkt 162 aufprallt, dann beginnt der Antrieb 12 zu verzögern, und die Schaltung nach Fig. 1 erzeugt einen verhältnismäßig starken Stromimpuls 164. Wenn der Antrieb 12 am Punkt 166 gemäß Fig. 5 auf Null verzögert hat, dann kehrt die Schaltung die Polarität um.

In Fig. 6 ist eine schematische Darstellung der Kraft F an der Stange 76 als Funktion des Stroms I in den Spulen 112, 114 wiedergegeben. Die obere Hälfte von Fig. 6 gibt den +F-Bereich wieder, in welchem die Kraft an der Stange 76 in einer Richtung verläuft. In der unteren Hälfte bzw. im -F-Bereich ist die Kraft an der Stange 76 entgegengesetzt gerichtet. Die rechte Hälfte nach Fig. 6 gibt den Strom +I wieder, während der linke Teil den Strom -I darstellt.

Eine erste Kurve 170&min; gibt die Kraft wieder, welche an der zum Massenausgleich dienenden Stange 76 infolge des Stroms in der Spule 112 ausgeübt wird. Es ist ersichtlich, daß bei zunehmenden Werten von positivem, an der Spule 112 angelegtem Strom +I die Kraft F in der einen Richtung in einer nahezu linearen Beziehung mit dem Strom zunimmt. Wenn jedoch der Strom die Polarität umkehrt und demgemäß in den negativen Bereich -Ieintritt, dann nimmt die an der Stange 76 in der entgegengesetzten Richtung ausgeübte Kraft F etwas zu, hat jedoch nachfolgend die Neigung, sich infolge der bei Magnetanordnungen auftretenden Sättigung abzuflachen. Wenn der Betrieb im oberen rechten Teil nach Fig. 6 abläuft, so daß der an der Spule 112 angelegte Strom positiv ist, dann besitzt der resultierende Magnetfluß in angrenzenden Bereichen der Stange 76 eine Polarität entgegengesetzt zum Magnetfluß, der durch die Polstücke 96 und 98 und die Magnete 104 und 106 erzeugt wird. Im unteren linken Bereich nach Fig. 6, wo der Strom negativ ist, kombinieren sich die beiden Magnetflüsse in der Stange 76 und erzeugen eine magnetische Sättigung, welche in der Abflachung der Kurve 170 resultiert.

Eine Kurve 172&min; gibt die Kraft der massenausgleichenden Stange 76 als Funktion des Stroms in der Spule 114 wieder. Diese Kurve ist die Umkehrung der Kurve 170&min;, da sich die Spule 114 außer Phase mit der Spule 112 befindet. Wenn der Strom an der Spule 114 negativ ist, dann befindet sich die Kurve 172&min; innerhalb eines im wesentlichen linearen Bereiches, wie in Fig. 6 dargestellt ist. Wenn jedoch der Strom in der Spule 114 positiv wird, dann besitzt die Kurvencharakteristik die Neigung, bei zunehmenden Stromwerken infolge der Sättigung abzuflachen. Eine gestrichelt wiedergegebene Kurve 174&min; stellt den kombinierten Effekt der beiden gegensinnigen Spulen 112 und 114 dar. Wenn die Stange 76 im Bereich einer der Spulen infolge der Polarität des Stroms gesättigt ist, dann ist der Bereich der Stange 76 nahe der anderen Spule ungesättigt und umgekehrt. Obwohl die Kurve 174 &min; nicht als ideale geradlinige Linie dargestellt ist, stellt sie eine wesentliche Verbesserung gegenüber der asymmetrischen Wirkungsweise dar, die durch eine einzelne Spule bestimmter Polarität vermittelt wird.

In Fig. 7 ist eine weitere Ausführungsform eines Antriebes 170 dargestellt. Der Antrieb 170 nach Fig. 7 ist identisch mit dem Antrieb 12 nach den Fig. 2 bis 4 mit der Ausnahme, daß die Magnetanordnung unterschiedlich aufgebaut ist. Der Antrieb 170 nach Fig. 7 arbeitet mit einer Magnetanordnung 172, welche wie die Magnetanordnung 94 des Antriebes 12 nach den Fig. 2 bis 4 ein Polstück 96 und einen Permanentmagneten 104 hat, welche einen Luftspalt 100 mit dem Rahmen 70 und einen Luftspalt 108 mit der Stange 76 bilden. Die Magnetanordnung 172 nach Fig. 7 ist mit der Magnetanordnung 94 des Antriebes 12 nach den Fig. 2 bis 4 auch vergleichbar hinsichtlich der Verwendung des Polstückes 98, welches den Luftspalt 102 mit dem Rahmen 70 und den Luftspalt 110 mit der Stange 76 bilden. Die Magnetanordnung 172 weist ein drittes Polstück 180 auf, das sich an der Außenseite der Stange 76 entgegengesetzt zum Magneten 104 und zum Polstück 98 befindet. Das Polstück 180 besitzt einen Schenkel 182, welcher einen Luftspalt 184 mit der Stange 76 entgegengesetzt zum Polstück 98 und zum Luftspalt 110 bildet. Mit dem bezüglich des Schenkels 182 entgegengesetzten Ende des Polstückes ist ein Permanentmagnet 186 verbunden, der sich nahe der Stange 76 entgegengesetzt zum Magneten 104 und zum Luftspalt 108 befindet und mit der Stange einen Luftspalt 188 bildet. Der Magnet 186 weist einen Nordpol nahe der Stange 76 und einen Südpol entgegengesetzt zur Stange 76 auf, um den durch den Magneten 104 erzeugten Magnetfluß zu verstärken.

Der Antrieb 170 nach Fig. 7 besitzt gegenüber dem Antrieb 12 nach den Fig. 2 bis 4 den Vorteil, daß beide Seiten der Spulen 112, 114 verwendet werden, wodurch der Antrieb wirksamer ist. Die Spule 112 wirkt sowohl mit dem Fluß im Luftspalt 188 als auch mit dem Fluß im Luftspalt 108 zusammen. In vergleichbarer Weise wirkt die Spule 114 mit dem Fluß im Luftspalt 184 und auch mit dem Fluß im Luftspalt 110 zusammen. Für einen bestimmten Strom, der an den Spulen 112 und 114 anliegt, ergibt sich eine größere Antriebskraft an der Stange 76. Andererseits ist der Antrieb 170 nach Fig. 7 gegenüber dem Antrieb 12 nach den Fig. 2 bis 4 dahingehend nachteilig, daß durch die Spalten an beiden Seiten der Stange 76 die Zugkraft an der Stange 76 reduziert bzw. beseitigt wird, die die Stange gegen die Scheiben 50 und 52 hält. Es werden innerhalb der Luftspalte 184 und 188 Kräfte erzeugt, welche die Neigung besitzen, die Stange 76 in von den Scheiben 50 und 52 abgewandter Richtung zu ziehen. Falls der Luftspalt 188 etwa die Größe des Luftspaltes 108 besitzt und falls der Luftspalt 184 etwa die Größe des Luftspaltes 110 hat, sind die an den entgegengesetzten Seiten der Stange 76 einwirkenden Zugkräfte etwa gleich. Um wenigstens eine gewisse Zugkraft an der Stange 76 in der Richtung herbeizuführen, in welcher die Stange 76 gegen die Scheiben 50 und 52 gehalten wird, ist der Luftspalt 184 vorzugsweise größer als der Luftspalt 110 und der Luftspalt 188 ist vorzugsweise größer als der Luftspalt 108. Je größer die Luftspalte 184 und 188 relativ zu den Spalten 110 und 108 sind, desto größer ist die Anziehungskraft, welche die Stange 76 gegen die Scheiben 50 und 52 hält, und desto kleiner ist die Auswirkung der Teile der Spulen 112, 114 innerhalb der Luftspalte 184 und 188.

In Fig. 8 ist ein Antrieb 190 nach einer weiteren Ausführungsform dargestellt, der identisch ist mit dem Antrieb 12 der Fig. 2 bis 4, mit der Ausnahme, daß der Rückprallmechanismus und die Bandanordnung unterschiedlich ausgebildet sind. Der Rückprallmechanismus umfaßt einen Rahmen 192, dessen entgegengesetzte Enden sich innerhalb der Bewegungsbahn des Rahmens 70, der Stange 76 und der elastischen Blöcke 193 und 194 befinden. Die Bandanordnung im Antrieb 190 umfaßt ein Endlosband 196 mit einem Mittelteil 198 und zwei Endteilen 200 und 202. Die Enden 204, 208 des Bandes 196 sind mittels einer Schraube 206 an das andere Endteil der Schraube 206 überlappend an der Scheibe 52 befestigt. Das Band 196 ist mittels einer Schraube 212 an der Stange 76 befestigt, mittels einer Schraube 214 an der Riemenscheibe 50 und mittels einer Schraube 216 am Rahmen 70. Der Mittelteil 198 des Bandes 196 erstreckt sich von der Schraube 212 um die Scheibe 50, über die Schraube 214 hinaus zur Schraube 216. Der Endteil 200 des Bandes 196 erstreckt sich von der Schraube 212 um die Scheibe 52 herum zur Schraube 206. Kurz vor Erreichen der Schraube 206 erstreckt sich der Endteil 200 des Bandes 196 über ein elastisches Element 218, das innerhalb eines Schlitzes 220 in der Außenfläche der Scheibe 52 sitzt. Der Endteil 202 des Bandes 196 erstreckt sich von der Schraube 216 zur Schraube 206.

Das elastische Element 218, das um ein kurzes Stück über die Außenfläche der Scheibe 52 vorsteht, ermöglicht eine Bewegung des angrenzenden Teils des Bandes 196 in Richtung der Außenfläche der Scheibe 52 und von dieser weg, um die Bandlänge zu verändern, wenn sich die Spannung im Band verändert. Auf diese Weise werden Toleranzen, thermische Expansion und dergleichen kompensiert.

In Fig. 9 ist eine weitere Ausführungsform eines Aufprallmechanismus dargestellt, welcher anstelle des Rahmens 192 und der elastischen Blöcke 193 und 194 nach Fig. 8 verwendbar ist. Die Anordnung nach Fig. 9 arbeitet mit einer einzelnen Blattfeder 222, deren entgegengesetzte Enden sich innerhalb der Bewegungsbahn des Rahmens 70 und der Stange 76 befinden. Die Feder 222 ist in der Mitte mit einem Bügel 224 verbunden, so daß sich die entgegengesetzten Enden bei einem Aufprall des Rahmens 70 und der Stange 76 frei biegen können.

In Fig. 10 ist eine weitere Ausführungsform eines Aufprallmechanismus dargestellt, welcher anstelle des Rahmens 192 und der elastischen Blöcke 193 und 194 nach Fig. 8 verwendbar ist. Die Anordnung nach Fig. 10 ist mit einem Rahmen 226 versehen, welcher mit dem Befestigungsrahmen 192 nach Fig. 7 vergleichbar ist. Anstelle der elastischen Blöcke 193 und 194 weist der Rahmen 226 zwei Schraubenfedern 228 und 230 auf, die an den entgegengesetzten Enden angebracht sind. Die Schraubenfeder 228 ist so angeordnet, daß sie durch den Rahmen 70 beaufschlagt wird, während die Schraubenfeder 230 so ausgerichtet ist, daß sie durch die Stange 76 beaufschlagt wird.

Die Längen der Spulen 112 und 114 längs der Stange 76 und die Längen des Magneten 104 und des Polstückes 98 längs der Luftspalte 108 und 110 sind vorzugsweise in Relation zu der Hublänge des Antriebes 12 gewählt, so daß sich kein Teil der Spulen 112 und 114 über die entgegengesetzten Kanten des Magneten 104 und des Polstückes 98 erstreckt. Auf diese Weise wird die Wechselwirkung der Spulen 112 und 114 mit dem Magnetfluß des Magneten 104 optimiert, weshalb die Arbeitsweise innerhalb eines im wesentlichen linearen Bereiches verbleibt.

Die beschriebenen Antriebe eignen sich zur Betätigung mit verhältnismäßig hohen Geschwindigkeiten, während gleichzeitig verhältnismäßig kleine Leistungsaufnahmen für die Spule erforderlich sind. Bei einer Ausführungsform, welche sich als erfolgreich erwiesen hat, ergibt eine Leistung von nicht mehr als etwa 5 Watt eine Hammerbankbewegung über eine Strecke von etwa 20 mm mit einer Geschwindigkeit von 50 Millisekunden pro Bewegungstakt an. Die 50 Millisekunden, die während jedes Bewegungstaktes erforderlich sind, bestehen aus 38 Millisekunden Druckvorgang und aus 12 Millisekunden Umkehr an den entgegengesetzten Enden der Bewegung. Jede Zeile von Zeichen erfordert acht Bewegungstakte, wobei der Drucker in der Lage ist, bis zu 150 Zeilen pro Minute auszudrucken. Derartige Angaben sind nur beispielhaft, d. h., daß auch Druckergeschwindigkeiten im Bereich von 300 Zeilen pro Minute oder mehr bei Verwendung eines derartigen Antriebes ermöglicht sind.

In Fig. 11 ist ein Antrieb 240 gemäß einer weiteren Ausführungsform dargestellt. Der Antrieb 240 nach Fig. 11 ist vergleichbar mit dem Antrieb 12 der Fig. 2 bis 4, was die Verwendung der Scheiben 50 und 52 betrifft, die auf den Wellen 54 und 56, im unteren Rahmen 60 gelagert sind, und den Befestigungsrahmen 70 und die an den entgegengesetzten Seiten der Scheiben 50 und 52 befindliche Stange 76 betrifft. Der Antrieb 240 nach Fig. 11 arbeitet auch mit dem Rückprallmechanismus nach Fig. 8 einschließlich des Rahmens 192 und der elastischen Blöcke 193 und 194.

Der Antrieb 240 nach Fig. 11 unterscheidet sich von den anderen Anordnungen dadurch, daß er mit stationären Spulen arbeitet und mit Dauermagneten, die sich auf dem Rahmen 70 und der Stange 76 befinden und sich mit diesen bewegen. Eine erste Spule 242 und eine zweite Spule 244 sind am unteren Rahmen 60 zwischen den Scheiben 50 und 52 abstandsgleich bezüglich des Rahmens 70 und der Stange 76 angeordnet. Die Spulen 242 und 244 sind länglich und jede Spule ist auf einen länglichen Kern 246 mit rechtwinkligem Querschnitt gewickelt, dessen Breite beträchtlich kleiner als seine Höhe ist, so daß sich ein großer Anteil jeder Spule innerhalb eines Luftspaltes 248 bzw. 250 an den entgegengesetzten Seiten jeder Spule 242 und 244 befindet. Die Luftspalte 248 sind durch die Spulen 242 und 244 und ein erstes bzw. zweites Paar von Permanentmagneten 252, 254 und 256, 258 gebildet, die längs der Stange 76 an der Innenseite derselben bzw. längs des Rahmens 70 an der Innenseite desselben angebracht sind. Der Permanentmagnet 256 befindet sich nahe der ersten Spule 242, während sich der Permanentmagnet 258 nahe der zweiten Spule 244 befindet.

Die Polarität der Permanentmagenten 252, 254, 256 und 258 ist in den Fig.11 und 12 gezeigt. Auf diese Weise wird ein Magnetfluß erzeugt, welcher durch die gestrichelte Linie 260 in Fig. 11 dargestellt ist. Der Magnetfluß des Permanentmagneten 252 erstreckt sich längs der Stange 76 zum Permanentmagneten 254, wo sich der Magnetfluß durch den Permanentmagneten 254 und den Spalt 248 in die zweite Spule 244 erstreckt. Von der zweiten Spule 244 erstreckt sich der Magnetfluß durch den Spalt 250 und durch den Permanentmagneten 258 zum Rahmen 70. Der Magnetfluß erstreckt sich weiterhin längs des Rahmens 70 und in den Permanentmagneten 256. Vom Permanentmagneten 256 erstreckt sich der Magnetfluß durch den Luftspalt 250 , durch die erste Spule 242 und durch den Luftspalt 248 zum Permanentmagneten 252.

Die Spulen 242 und 244 sind gegensinnig in Reihe geschaltet und werden durch ein alternierendes Signal in der Art und Weise erregt, wie sie im Zusammenhang mit den vorangehenden Ausführungsformen erläutert wurde, um die erwünschte Hin- und Herbewegung des Antriebs 240 zu erreichen. Die Umkehrungen des Stroms in der ersten Spule 242 bewirkt, daß die Permanentmagneten 252 und 256 längs der Spule 242 in entgegengesetzten Richtungen angetrieben werden. Ebenso führen die Umkehrungen des Stroms der Spule 244 dazu, daß die Permanentmagneten 254 und 258 längs der Spule 244 in entgegengesetzten Richtungen angetrieben werden. Gleichzeitig werden die Permanentmagneten 252, 254, 256 und 258 in Richtung der Spulen 242 und 244 angezogen, um die Stange 76 und den Rahmen 70 in Berührung mit den Scheiben 50 und 52 zu halten.

Der Antrieb 240 nach den Fig. 11 und 12 hat einen Vorteil gegenüber den Antrieben, welche vorstehend erläutert wurden, da größere Anteile der Spulen in den Magnetspalten angeordnet sind, wie Fig. 12 zeigt, da sich die großen Seitenteile der Spule 244 innerhalb der Spalte 248 und 250 befinden.


Anspruch[de]
  1. 1. Antriebsvorrichtung für das in Zeilenrichtung längs eines Gegendruckelements hin- und herbewegliche Laufwerk eines Zeilendruckers und einer entgegengesetzt zum Laufwerk angetriebenen Ausgleichsmasse, wobei das Laufwerk und die Ausgleichsmasse mit den gegenüberliegenden Abschnitten eines Antriebsbandes verbunden sind, das über zwei Scheiben läuft und wobei das Laufwerk auf einem Rahmen angeordnet ist, und der Rahmen und die Ausgleichsmasse eine Länge haben, die größer ist als der Abstand zwischen den Wellen der Scheiben ist, und der Rahmen und die Ausgleichsmasse durch eine Magnetanordnung am Antriebsband und an den Scheiben zur Anlage gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetanordnung (94; 172; 252, 254, 256, 258) als Teil eines Linearmotors zum Antrieb des Laufwerks (14) ausgebildet ist, der einen Magnetkreis aufweist, der über den Rahmen (70) des Laufwerks (14), die Ausgleichsmasse (Stange 76) und die Magnetanordnung (94; 172; 252, 254, 256, 258) geschlossen ist und der eine Spule ( 112, 114; 242, 244) enthält, die beim Anliegen von Wechselstromimpulsen eine Magnetkraft erzeugt, die den Rahmen (70) des Laufwerks (14) und/oder die Ausgleichsmasse (Stange 76) im Sinne einer Linearbewegung antreibt.
  2. 2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetanordnung (94; 172) zwischen dem Rahmen (70) des Laufwerks (14) und der Ausgleichsmasse (Stange 76) feststehend angeordnet ist und die Spule (112, 114) auf der Ausgleichsmasse (Stange 76) befestigt ist.
  3. 3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (242, 244) zwischen dem Rahmen (70) des Laufwerks (14) und der Ausgleichsmasse (Stange 76) feststehend angeordnet ist und die Magnetanordnung (252, 254, 256, 258) auf dem Rahmen (70) des Laufwerks (14) und der Ausgleichsmasse (Stange 76) befestigt ist.
  4. 4. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule aus zwei getrennten Spulen (112, 114) besteht, die gegensinnig gewickelt und in Reihe geschaltet sind, daß die Magnetanordnung (94) zwischen dem Rahmen (70) und der Ausgleichsmasse (Stange 76) einerseits ein Polstück (96), dem ein Permanentmagnet (94) zugeordnet ist, und andererseits ein Polstück ( 98) aufweist, denen jeweils eine der Spulen (112, 114) zugeordnet ist.
  5. 5. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen auf der Außenseite der Ausgleichsmasse (Stange 76) angeordneten Permanentmagneten (186), der der einen der Spule (112) zugeordnet ist, und ein weiteres Polstück (180), das der anderen Spule (114) zugeordnet ist.
  6. 6. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule aus zwei getrennten Spulen (242, 244) besteht, und daß die Magnetanordnung vier Permanentmagnete (252, 254, 256,258) aufweist, die jeweils auf gegenüberliegenden Seiten der Spulen im Bereich der Spulenenden angeordnet sind.
  7. 7. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Rückpralleinrichtung an den beiden Enden der Ausgleichsmasse (Stange 76), die aus jeweils einem Anschlag (120, 122) und einem elastischen Element (Blöcke 126, 130; Federn 228, 230) besteht.
  8. 8. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine dem Rahmen (70) und der Ausgleichsmasse (Stange 76) zugeordnete Rückpralleinrichtung, bestehend aus einem Rahmen (192) und zwei elastischen Blöcken (193, 194).
  9. 9. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine dem Rahmen (70) und der Ausgleichsmasse (Stange 76) zugeordnete Rückpralleinrichtung in Form einer Blattfeder (222).






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