DE2543411C2 - Betätigungseinrichtung für einen Druckdraht eines Matrixdruckers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung für einen Druckdraht eines Matrixdruckers mit mindestens einem Anker, einem Permanentmagneten, der den Anker gegen die Wirkung einer Betätigungsfeder in eine Ruhestellung zieht, und mit einer Magnetspule, die zur Überführung des Ankers durch die Betätigungsfeder in eine Anschlagstellung den Permanentmagneten unwirksam macht.

Matrixdrucker sind Schnelldrucker und sollen daher mit möglichst hoher Arbeitsgeschwindigkeit betrieben werden können. Sie sollen außerdem einen einfachen und gedrängten Aufbau bei hoher Zuverlässigkeit und langer Lebensdauer haben. Die Betätigungseinrichtungen für die einzelnen Druckdrähte eines solchen Matrixdruckers müssen sich diesen Forderungen anpassen. Insbesondere sollen die Druckdrähte durch die Betätigungseinrichtungen in möglichst kurzer Zeit zur Herstellung eines Abdruckes in Richtung auf das Papier bewegt werden können und dann sofort wieder in die Aüsgangslage gebracht werden. Der Verschleiß der Betätigungseinrichtungen sowie der Drähte soll im Hinblick auf die große Zahl von Betätigungsvorgängen während der Lebensdauer des Druckers möglichst klein

ίο bleiben.

Bei einer bekannten Betätigungseinrichtung für einen Matrixdrucker (DE-OS 21 39 458) muß ein verhältnismäßig kompaktes, als Anker wirkendes Eisenstück bei jedem Betätigungsvorgang linear beschleunigt werden.

Eine weitere Funktion erfüllt der Anker nicht. Er wird gehalten von einer Blattfeder, die auf einem größeren Teil ihrer Länge lediglich Stützfunktionen hat und die Trägheit erhöht Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist eine Zylinderfeder vorgesehen, die ebenfalls mit wesentlichen Teilen bei jeden Betätigungsvorgang voll mitbeschleunigt werden muß.

Für ein Hammerdruckwerk ist auch schon ein Anker bekannt (DE-AS 20 41 789), der unter dem Einfluß eines Magneten bzw. einer Feder eine Drehbewegung ausführt. In einem anderen bekannten Fall (US-PS 32 17 640) weist die Betätigungsvorrichtung für die Druckdrähte einen in der Mitte gesondert gelagerten Anker mit verhältnismäßig großem Trägheitsmoment auf. Die Betätigung erfolgt nicht durch das Wechselspiel einer Feder und eines Magnetfeldes, sondern durch einen polaren Stromimpuls, der einer Spule zugeführt wird. Die Anker sind demgemäß bistabil und können in zwei Ruhelagen liegen, von denen eine Falsch ist. Schließlich ist eine Betätigungseinrichtung für einen Matrixdrucker bekannt (DE-OS 23 06 309), bei der ein gesondert gelagerter, schwenkbarer Anker über einen Hebelarm die Antriebskraft auf die Druckdrähte überträgt. Durch den Hebelarm wird das Trägheitsmoment zusätzlich erhöht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Betätigungseinrichtung für einen Druckdraht eines Matrixdruckers zu schaffen, die aufgrund möglichst kleiner Trägheitsmomente einen sehr schnellen Betrieb ermöglicht, verschleißfrei arbeitet und einen einfachen Aufbau besitzt, der außerdem eine einfache Kombination mehrerer Betätigungseinrichtungen in einem Druckkopf ermöglicht.

Zur Lösung der Aufgabe geht die Erfindung aus von einer Betätigungseinrichtung der eingangs genannten Art und ist dadurch gekennzeichnet, daß der Anker plattenförmig ausgebildet ist und in seiner Ruhestellung an zwei Polstücken des Permanentmagneten anliegt, daß der Anker durch die als Torsionsfeder ausgebildete Betätigungsfeder um eine Kante des einen Polstücks als Drehachse in seine Anschlagstellung verschwenkbar ist, daß die Torsionsfeder auf der Seite der Drehachse am Anker angeordnet ist und im wesentlichen parallel zur Drehachse verläuft, daß die Magnetspule den Anker oder eines der Polstücke umgibt und daß der der Drehachse abgewandte Teil des Ankers einen Mitnehmer für den Druckdraht aufweist.

Durch eine solche Ausbildung und Anordnung des Ankers, der Torsionsfeder und der Magnetspule wird erreicht, daß nur außerordentlich kleine Trägheitsmomente auftreten. Der um eines der Polstücke verschwenkbare Anker erfüllt gleichzeitig die Funktion eines Hebels zur Betätigung des Druckdichtes. Die Magnetspule, die das Magnetfeld des Dauermagneten

zur Ausführung eines Betätigungsvorgangs unwirksam macht, wirkt direkt auf den Anker ein. Die Torsionsfeder erhöht das Trägheitsmoment des Ankers nur wenig. Außerdem wirkt sie zusammen mit der Anlagekante des Polstücks als Halterung für den Anker, ohne daß dazu s zusätzliche, träghefitserhöhende und reibungsbehaftete Bauteile erforderlich sind.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. So kann zur einfachen Befestigung der Torsionsfeder und damit des Ankers an der vom Anker abgewandten Seite der Feder eine ferromagnetische Lasche verdrehtest angeordnet sein, die von Anschlägen der Polstücke in i;iner vorgegebenen, die Federspannung bestimmenden Lage gehalten wird. Zweckmäßig kann diese Lage der ferromagnetischen Lasche zur Veränderung der Federspannung einstellbar sein.

Der Anker, die Torsionsfeder und die ferromagnetische Lasche lassen sich auf besonders einfache und billige Weise als eiinstückiges Blechstanzstück herstellen. Außerdem bildet zweckmäßig die Kante des einen Polstücks, um die der Anker verschwenkbar ist, gleichzeitig auch das Schwenklager für den Anker.

Zur einfachen Verbindung zwischen dem Druckdraht und dem Anker wird in Weiterbildung der Erfindung das rückwärtige Ende des Druckdrahtes als U-förmiger Haken ausgebildet der in einen Fortsatz des Ankers eingehängt ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Darstellung eines Druckkopfes für einen M atrixdrucker mit Betätigungseinrichtungen für die Druckdrähte als Ausführungsbeispiel der Erfindung;

F i g. 2 eine Schnittansicht längs der Linie 2 in F i g. 1;

F i g. 3 und 4 Draufsicht und Seitenansicht in Richtung der Pfeile 3 und 4 in F i g. 2;

Fig.5 eine schematische, nicht maßstabgerechte, perspektivische Darstellung der Druckdrähte und Betätigungseinrichtungen zur Erläuterung des Schreibvorgangs bei aus einer Punktmatrix gebildeten Schriftzeichen;

F i g. 6 eine schematische, nicht maßstabgerechte Aufsicht von benachbarten Betätigungseinrichtungen gemäß F i g. 1 mit Darstellungen der Ruhelage und der betätigten Lage;

F i g. 7 eine in Richtung der Druckdrähte von hinten gesehene Schnittansicht zur Darstellung weiterer Teile der Betätigungseinrichtung;

F i g. 8 das Schaltbild eines Stromkreises zur Speisung der Betätigungseinrichtung;

Fig.9 eine Seitenansicht der Polschuhe für die Betätigungseinrichtung.

Der in F i g. 1 dargestellte Punktmatrixschreiber besitzt einen Druckkopf 10, dessen Konstruktion nachstehend besch rieben ist

Der Druckkopf 10 sitzt auf einem Schlitten 11, der in der horizontalen X-Richtung längs eines Papierblaues 12 verschiebbar ist

Der Druckkopf enthält im vorliegenden Beispiel sieben Druckdrähte 21—27. Gemäß Fig.5 haben die zum Abdruck dienenden freien Enden 30 der Druckdrähte 21—27 gleiche vertikale Abstände 31 und liegen in einer senkrechten Reihe, so daß sich beim Vorrücken des Druckkopfes nacheinander senkrechte Spalten a — e von Punkten 32 auf dem Papier 12 abdrucken, durch deren Auswahl Schriftzeichen 33 oder andere Informationen erzeugt werden können. Die Druckdrähte 21—27 werden in bekannter Weibe selektiv betätigt, während der Druckkopf 10 vorrückt. Jedes Zeichen 33 wird aus einer Matrix von fünf Spalten a-e der Punkte 32 gebildet Die horizontale Koordinate X der Matrix entsteht durch den Vorschub und den wiederholten Abdaick der Druckdrähte, während die vertikale Staffelung 31 der Druckdrähte die vertikale Koordinaie Z der Matrix liefert Wenn nicht nur Großbuchstaben, sondern auch Kleinbuchstaben geschrieben werden sollen oder komplizierte Muster gebildet werden müssen, können durch die Anfügung weiterer Druckdrähte auch größere Matrizen von 7x9 oder mehr Punkten gebildet werden.

Der Druckkopf 10 ist in zwei Hälften ΙΟΛ und 10ß aufgeteilt (Fig. 1). Die Druckdrähte 21—27 sind so gleichmäßig wie möglich auf die linke Hälfte 10,4 und die rechte Hälfte 10ß verteilt Die Mittellinien 51/1 und 515 der beiden Hälften 10Λ und 10Ö (Fig. 1) bilden miteinander einen Winkel Θ, der im vorliegenden Beispiel etwa 5° beträgt. Der Winkelabstand Φ der beiden Linien 51,4 und 5\B von der Mittellinie 51 des Druckkopfes 10 beträgt also etwa 2'/2°. Die Mittellinie 51 verläuft in V-Richtung und ist demgemäß senkrecht zur X- und Z-Richtung.

Die Druckdrähte 21,23,25 und 27 befinden sich in der linken Gruppe 10,4 und die Druckdrähte 22,24 und 26 in der rechten Gruppe 10Ä Die freien Enden 30 dieser Druckdrähte kommen in der Nähe der sogenannten Stoßlinie i>3 (F i g. 5) abwechselnd aus der einen und der anderen Gruppe. Wenn alle Druckdrähte 21—27 sich in Ruhelage befinden, liegen ihre freien Enden 30 unmittelbar vor der Stoßlinie 53. Die freien Enden 30 liegen nahezu senkrecht übereinander, jedoch leicht gegeneinander versetzt. In der Stoßlinie 53 ergibt sich hieraus eine vollkommen senkrechte Reihe genau übereinanderliegender Druckflächen 30. Die versetzte Anordnung in der Ruhelage beruht auf der Winkeibezeichnung der Hälften \0A und 10ß und dem Umstand, daß in der Ruhelage der Druckdrähte 21 —27 ein kleiner Abstand zwischen den freien Enden 30 und dem Farbband 41 (Fig. 1) vorhanden ist Dieser Abstand kann zwischen 0,25 und 1,50 mm betragen und hat im ausgeführten Beispiel einen Wert von 0,90 mm.

Die freien Enden 30 der Druckdrähte 21—27 können so abgeschliffen sein, daß sie sich genau an die Krümmung der Schreibwalze 42 anpassen. Dadurch wird gewährleistet, daß die gesamte Stirnfläche der Drahtenden 30 sich auf dem Papier abdruckt.

In einem ausgeführten Beispiel bestehen die Druckdrähte 21—27 aus Klaviersaitendraht und haben einen Durchmesser von etwa 0,33 mm. Die Drähte 21—27 sind demgemäß verhältnismäßig steif und können leicht um kurze Strecken in der V-Richtung verschoben werden, ohne daß sie sich merklich biegen.

Wie F i g. 1 zeigt, nimmt die Länge der Drähte 21—27 von unten nach oben zu, und zwar von etwa 19 mm für die untersten Drähte 27 und 26 in beiden Hälften 1OA und 10ß bis auf 57 mm für die obersten Drähte 21 und 22.

Die Druckdrähte 21—27 sind durch einen Führungsblock 54 (Fig. 1) periodisch auf ihrer ganzen Länge unterstützt. Der Führungsblock 54 besteht aus einem Werkstoff hoher Festigkeit und geringer Reibung und ist am Schreibkopfrahmen 56 oder an den Schreibkopfhälften 1OA 10ß befestigt Der Schreibkopfrahrnen 56, ai: dem auch die anderen Teile des Schreibkopfes befestigt sind, besitzt eine Mittelöffnung 57 durch welche die elektrische Anschlüsse geführt sind, und ist seinerseits mit Schrauben 60 am Schlitten 11 befestigt.

Der Führungsblock 54 weist zwei gleichartige horizontale langgestreckte Teile 61A und 61ß(Fig. 1) auf. Die Teile 61/4 und 61ß sind an ihren Vorderenden (in y-Richtung) aneinander befestigt und an ihren Hinterenden getrennt, so daß sie einen Keil 61 bilden. Der Keil 61 füllt den Raum zwischen den Schreibkopfhälften 1OA und 10ß aus und erstreckt sich mindestens über die Länge desselben. Der Keilwinkel θ beträgt etwa 5°. Die Teile 61A undölßsind mit mehreren nach oben weisenden, fingerartigen Führungen 63 ausgebildet, die in .Y-Richtung paarweise angeordnet sind. Die Führungen 63 enthalten eine Mehrzahl paralleler, horizontal verlaufender Rillen 64 (Fig. 1), die vertikal übereinander angebracht sind. Die Rillen 64 besitzen eine Querschnittsform derart, daß die Druckdrähte 21 — 27 vertikal und seitlich geführt werden, beispielsweise quadratischen Querschnitt.

Wenn die Druckdrähte 21—27 in die ihnen zugeordneten Rillen 64 des Führungsblocks 54 eingelegt sind, werden sie von einem keilförmigen Stopfen 66 (F i g. 1) darin gehalten. Der Stopfen 66 ist entsprechend dem Innenraum 62 des Führungsblocks 54 als Zunge mit nach oben weisenden keilförmigen Fingern 67 ausgebildet. Die Finger 67 bewirken im Verein mit den Führungen 63 die Schließung der Rillen 64. Durch den fertig zusammengebauten Führungsblock 54 werden die Druckdrähte 21—27 auf ihrer ganzen Länge periodisch unterstützt. Dadurch wird nicht nur die richtige Lage der Druckdrähte gewährleistet, sondern es wird auch jede seitliche Auslenkung der Druckdrähte beim Aufschlag ihrer freien Enden 30 auf das Farbband 41 verhindert. An der Vorderseite des Keils 61 ist ein Mundstück 68 befestigt. Das Mundstück 68 besteht aus zwei Hälften 6SA und 6§ßund enthält sieben Löcher 70 (Fig. 5), die an der Stirnfläche eine versetzte Anordnung aufweisen.

Wie F i g. 4 und 5 zeigen, sind die rückwärtigen Enden 55 der Schreibdrähte 21—27 zu Haken 71 in Form eines U geformt, wobei der hintere Schenkel 74 des U in Richtung zum vorderen Schenkel 73 gebogen ist und am Ende eine Kröpfung 74 besitzt. Der Verbindungssteg 75 der Schenkel 72 und 73 ist langer als der Abstand zwischen den Schenkeln 72 und 73 an der Kröpfung 74.

Der Steg 75 und der daran anschließende untere Teil der Schenkel 72 und 73 sind in Rinnen 76 (Fig.4) geführt, die einerseits von der Innen- und Oberseite der Teile 61A und 61B und andererseits von der Stirnfläche des Stopfens 66 (Fig. 1) gebildet sind. Durch diese Zwangsführung der Haken 71 wird sowohl eine seitliche Auslenkung der rückwärtigen Drahtenden 55 als auch eine Drehung derselben und damit der Druckdrähte 21 —27 um ihre Längsachse verhindert.

Wie erwähnt, ist der Druckkopf 10 in zwei Hälften 1OA und 10ß unterteilt In jeder Hälfte ist eine Anzahl von Betätigungseinrichtungen 80 für die Druckdrähte untergebracht So befinden sich in der linken Hälfte 1OA die Betätigungseinrichtungen 80-1, 80-3, 80-5 und 80-7 für die Druckdrähte 21, 23, 25, 27 und in der rechten Hälfte 10ß die Betätigungseinrichtungen 80-2, 80-4 und 80-6 für die Druckdrähte 22,24,26.

Die Betätigungseinrichtungen 80 in den beiden Druckkopfhälften sind spiegelbildlich gleich ausgebildet und wie die hinteren Enden 55 der Druckdrähte 21—27 horizontal hintereinander und vertikal gestaffelt angeordnet

Jede Betätigungseinrichtung 80 weist einen Anker 81 (F i g. 2) auf, der um eine Achse 82 schwenkbar ist Ein Fortsatz 83 des Ankers 81 ragt in den Raum 52 zwischen den Schreibkopfhälften 1OA und 10ß und ist dort mit dem Haken 71 (F i g. 3) am rückwärtigen Ende 55 eines der Schreibdrähte 21—27 verbunden, so daß durch die Schwenkbewegung eines Ankers 81 der damit verbundene Schreibdraht vorgeschoben und der Druckvorgang durchgeführt wird.

Gemäß Fig. 1 und 12 enthält jede Druckkopfhälfte 1OA, 10ß zwei Polplatten 84 und 85, die parallel zueinander angeordnet sind und mehrere Aussparungen bzw. Öffnungen 91—94 (Fig. 1 und 3) enthalten. Die Polplatten 84—85 können in einfacher Weise aus Eisenblech ausgestanzt sein.

Die vertikalen Aussparungen 91 an der Oberkante der inneren Polplatten 84 besitzen eine Abschrägung % an ihrer Vorderkante und eine gerade Hinterkante 97. Zwischen den Aussparungen Sl bleiben vertikale Vorsprünge 95 stehen. Die Tiefe der Aussparung 91 in Vertikalrichtung wird durch Erwägungen hinsichtlich der Konzentration und Trennung der Magnetflüsse bestimmt, wie noch erläutert wird. Die Unterkanten der Aussparungen 91 sind entsprechend der vertikalen Versetzung der Drahtenden 55 von vorn nach hinten vertikal gestaffelt.

An der Unterseite der Polplatte 84 befinden sich Ausschnitte 93 (F i g. 4), die unterhalb der Vorsprünge 95 liegen. An der rechten Seite (F i g. 4) der Ausschnitte

93 befinden sch etwa halbkreisförmige Ausnehmungen, zwischen denen Vorsprung 101 mit ebener vertikaler Vorderkante 102 stehen bleibt

Zwischen den Aussparungen 91 und 93 sind Löcher 92 zur Trennung der Magnetflüsse angebracht. Diese Löcher 92 lassen möglichst schmale Stege 103 und 104 stehen, soweit es mit der mechanischen Festigkeit vereinbar ist

Die äußeren Polplatten 85 sind im wesentlichen wie die inneren Polplatten 84 ausgebildet und insoweit mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die gleich bezeichneten Teile liegen auch — gesehen in ^-Richtung — an gleicher Stelle wie die entsprechenden Teile der inneren Platten 84. Die Vorsprünge 95 der Platten 85 sind nicht wie diejenigen der Polplatten 84 abgeschrägt Die Aussparungen S4 besitzen ebenfalls einen dem Vorsprung 101 entsprechenden Vorsprung 102 mit ebener Vorderkante 106 (Fig.6 und 9), die jedoch nach hinten gerichtet ist Die Ausschnitte 93 und

94 einer Schreibkopfhälfte fluchten in X-Richtung.

In X-Richtung gesehen, fluchten auch die geraden Vorderkanten 97 einander entsprechender Vorsprünge 95. Eine zwischen ihnen gezogene Verbindungslinie verläuft also senkrecht zu den Hauptflächen der Polplatten 84 und 85 und zur Mittellinie 51A bzw. 51B der betreffenden Schreibkopfhälfte.

Dagegen sind die Kanten 102 und 106 (Fig.6) einander zugeordneter Ausschnitte 93 und 94 gegeneinander verschoben, so daß eine zwei zugeordnete Kanten 102 und 106 verbindende Linie einen Winkel mit der entsprechenden Linie zwischen den Kanten 97 bildet Die Verschiebung ist so gewählt daß die Kante 102 an der inneren Polplatte 84 näher an der Papierwalze 42 (Fig. 1) liegt als die Kante 106 am Vorsprung 105 der äußeren Polplatte 85.

Jeder Anker 81 weist eine rechteckige Ankerplatte 110 (Fig.2) auf, die in zwei zusammengehörigen Aussparungen 91 der Polplatten 84 und 85 eingreift Der Fortsatz 83 ist an der Ankerplatte 110 angeformt und ragt über den Vorsprung 95 der Polplatte 84 hinaus in den Zwischenraum zwischen den Schreibkopfhälften 1OA und lOß. In der Ausgangsstellung liegt gemäß

Fig. 1, 3 eine unmittelbar an den Fortsatz 83 angrenzende Stelle der Ankerplatte 110 an der Vorderfläche 97 des Vorsprungs 95 der inneren Polplatte 84 an, während eine von dem Fortsatz 83 entfernte Stelle ebenfalls an der Vorderfläche 97 des Vorsprungs 95 in der Polplatte 85 anliegt. Der Anker 81 wird um die Außenkante 116 (Fig. 1 unter »Fig. 1«; F i g. 6) an der Vorderfläche 97 des Vorsprungs 95 an der äußeren Polplatte 85 verschwenkt, so daß die Achse 82 des Ankers 81 mit der Kante 116 zusammenfällt. Obwohl die Kante 116 eine sehr einfache Lagerstelle für den Anker 81 darstellt, wurde im Dauerbetrieb nach 10⁹ Betätigungen des Ankers 81 keine merkbare Abnutzung an der Berührungsstelle der Kante 116 mit der Ankerplatte 110 festgestellt.

An der Ankerplatte 110 ist eine vertikal verlaufende Torsionsfeder 118 (Fig.2) angeformt. Die Torsionsfeder 118 hat rechteckigen Querschnitt und ist gleichzeitig mit der Ankerplatte 110 und ihrem Fortsatz 83 aus einem Stück Blech gestanzt. Die Torsionsfeder 118 verläuft auf der Außenseite der äußeren Polplatten 85, wobei ihre Hauptachse 120 parallel zur Schwenkachse 82 des Ankers 81, die mit der Kante 116 zusammenfällt, verlaufen, jedoch etwas gegen diese nach außen versetzt sind.

Die Breite der Torsionsfeder 118 muß jeweils so gewählt werden, daß durch ihre Verwindung eine ausreichende potentielle Energie gespeichert werden kann. Im ausgeführten Beispiel haben die Torsionsfedern 118 die Abmessungen 0,7 mm in K-Richtung (Dicke) und 1,4 mm in X-Richtung (Breite).

An ihrem unteren Ende gehen die Torsionsfedern 118 in horizontale Befestigungslaschen 122 (F i g. 2) über. Zur Befestigung des Ankers 81 an den Polplatten 84 und 85 wird die Ankerplatte 110 in die Aussparung 91 der Polplatte 85 und gleichzeitig die Befestigungslasche 122 in den Ausschnitt 94 der Polplatte 85 eingeführt. Wenn ein Anker ganz eingeschoben ist, ragt sein Fortsatz aus der Aussparung 91 der Polplatte 84 in den Raum 52 und das Ende der Befestigungslasche 122 aus dem Ausschnitt 93 der Polplatte 84 ebenfalls in den Raum 52. Das aus dem Ausschnitt 93 herausragende Ende der Befestigungslasche 122 ist bei 126 und 128 gegabelt und umfaßt einen horizontalen, nach hinten weisenden Vorsprung 130 (F i g. 4) am unteren Ende der Polplatte 84. der etwas langer als die Vorsprünge 101 ist Das Verbindungsstück der Gabelvorsprünge 126 und 128 ruht auf der Oberseite des Vorsprungs 130. Ein ebenso wie der Vorsprung 130 ausgebildeter, jedoch nach rückwärts weisender Vorsprung 131 (Fig. 1) ist an der Polplatte 85 ausgebildet. Die beiden Enden der Befestigungslasche 122 stützen sich auf diese Vorsprünge 130 und 131, die gemeinsam gewährleisten, daß die Befestigungslasche 122 in Anlage an den Kanten 102 und 106 (F i g. 6) der Polplatte 84 und 85 gehalten wird.

Da die Kanten 102 und 106 gegeneinander versetzt sind, wird bewirkt daß die Ankerplatte 110 an der Kante 116 des Plattenvorsprungs 95 parallel zur Befestigungslasche 122 anliegt und der Ankerfortsatz 83 einen Abstand von der Stirnfläche 97 des nach oben weisenden Plattenfortsatzes 95 hat Dies ist die neutrale Lage der Ankerplatte 110.

Die Druckdrähte 21—27 werden mit den ihnen zugeordneten Ankern 81 verbunden, indem die Ankerfortsätze 83 in die entsprechenden Haken 71 eingeschoben werden (Fig.4). Der Abstand zwischen der Abkröpfung 74 und dem vorderen Schenkel 73 eines Hakens 71 ist etwas geringer als die Dicke der Ankerfortsätze 83, so daß diese federnd umfaßt werden. Da die Anker 81 sich um ihre Achse 82 drehen und der Führungsblock 54 ein seitliches Ausweichen der Druckdrähte und ihrer Haken 71 verhindert, müssen die Haken 71 über die Oberfläche der Ankerfortsätze 83 gleiten können. Es wurde festgestellt, daß nach 10⁹ Betätigungen keine die Arbeitsweise des Druckkopfes beeinträchtigende Abnutzung der Lagerstellen eingetreten war.

Zwischen den Polplatten 84 und 85 und oberhalb der Befestigungslasche 122 befindet sich ein langggestreckter Dauermagnet 134, vorzugsweise ein keramischer Magnet, dessen magnetische Permeabilität ungefähr mit derjenigen von Luft übereinstimmt. Wenn der Magnet in der linken Schreibkopfhälfte 1OA von hinten betrachtet wird, liegt sein Nordpol links und sein Südpol rechts (Fig. 1). Der Magnet 134 in der rechten Schreibkopfhälfte 105 ist spiegelbildlich dazu polarisiert. Dadurch wird die magnetische Verkettung zwischen den beiden Schreibkopfhälften möglichst gering gemacht. Es empfiehlt sich, die Magnete 134 nach dem Zusammenbau der Polplatten 84 und 85 mit den Ankern 81 in unmagnetisiertem Zustand einzuschieben und dann vor dem Anbringen der Druckdrähte zu magnetisieren. Dies kann durch Anlegen eines kräftigen äußeren Feldes geschehen.

Die Feldstärke der Magnete 134 ist vorzugsweise so zu wählen, daß vier Betriebszustände erreichbar sind:

(A) Die Ankerplatten 110 sollen durch das Magnetfeld in Anlage an der Vorderkante 97 der Vorsprünge

95 in der Polplatte 84 gezogen werden, um in die unbetätigte Ruhelage zu gelangen. Da bei dieser Anziehung die Torsionsfedern 118 gespannt werden, wird potentielle Energie gespeichert.

Der magnetische Kreis für jeden Anker 81 verläuft dabei wie folgt (F i g. 1):

Vom Nordpol des Magneten 134 über den Steg 136 zwischen benachbarten Trennlöchern 92, durch die Stirnfläche 97 des Fortsatzes 95 an der Polplatte 98 zur Ankerplatte 110, von dieser durch die Stirnfläche 97 des Fortsatzes 95 an der Polplatte 84, dann über den Steg 136 der Polplatte 84 und zurück zum Südpol des Magneten 134. Die Abschrägung

96 ist in diesem magnetischen Kreis von Bedeutung. Es wurde gefunden, daß durch eine verringerte Breite des Polplattenfortsatzes 95 in der Nähe des Ankerfortsatzes 83 mittels der Abschrägung 96 der Magnetfluß stärker konzentriert wird, wodurch der Anker 81 besser verschwenkt und in seiner Ruhelage gehalten wird.

(B) Die beiden Enden jeder Befestigungslasche 122 liegen au den Flächen iO2 and ICS an. Die von den Vorsprüngen 101 und 105 ausgeübte magnetische Anziehungskraft reicht aus, um trotz der Schwenkbewegungen der Ankerplatte 110 die Befestigungslaschen 122 in der beschriebenen Weise festzuhalten, weil der Magnet 134 unmittelbar benachbart ist Natürlich könnte die Lasche 122 auch mechanisch an den Polplatten 84 und 85 bzw. am Gestellrahmen 56 befestigt sein, aber die beschriebene Anordnung ist einfach und leicht zusammenzubauen.

Der magnetische Kreis verläuft in diesem Falle vom Nordpol des Magneten 134 über den Steg 136 zwischen den Öffnungen 92 zum Vorsprung 101, dann durch die Lasche 122 und den Vorsprung 103 der Polplatte 84, schließlich über den Steg 136 der

Polplatte 84 zurück zum Südpol des Magneten 134.

(C) Die Ankerplatten 110 liegen im Ruhezustand an den Stirnflächen 97 des Vorsprungs 95 der Polplatten 84 und 85 und im betätigten Zustand nur an der Kante 116 der Stirnfläche 97 der äußeren Polplatte 85 an. Die Verschwenkung der Ankerplatten 110 um die Kante 116 ist ganz einfach, und es sich keine Lager, Scharniere odgl. vorhanden. Die magnetische Anziehung an der Kante 116 muß ausreichen, um die Ankerplatte 110 in Anlage zu halten.

(D) Die Polplatten 84 und 85 werden in einem starren und stabilen Aufbau zusammengehalten.

Jede Betätigungseinrichtung weist eine Spule 138 zur selektiven Betätigung eines der zugeordneten Druckdrähte 21-27 auf. Die Aufgabe der Spule 138 besteht darin, beim Anlegen einer Spannung den Magnetfluß zu schwächen, der normalerweise den vorderen Teil der Ankerplatte 110 in Anlage an der Stirnfläche 97 der Polplatte 84 hält. Dann bewirkt die in der Torsionsfeder 118 gespeicherte potentielle Energie eine rasche Verschwenkung der Ankerplatte 110 mit ihrem Fortsatz 83 in Richtung auf die Papierwalze 42, wodurch der zugeordnete Druckdraht zum Abdruck eines Punktes auf dem Papier 12 betätigt wird.

Jede Spule 138 sitzt auf einem Wickelkörper 140 aus Isolierwerkstoff.

Es wurde gefunden, daß die Spulen 138 am besten so angebracht werden, daß sie die Ankerplatten 110 umfassen, aber nicht mechanisch belasten. Die Spulen können aber auch an anderer Stelle, beispielsweise auf einem oder beiden Vorsprüngen 95, angeordnet werden. Hierzu sind die Stirnflansche 144 der Wickelkörper 140 (F i g. 7) zwischen den Polplatten 84 und 85 so an den einander zugekehrten Innenflächen der Vorsprünge 95 befestigt, daß die Mittelöffnung 146 jedes Wickelkörpers 140 die betreffende Ankerplatte 110 umgibt. Da die Ankerplatte 110 bei ihrer Verschwenkung einen keilförmigen Raum mit rechteckigem Querschnitt benötigt, hat die öffnung 146 vorzugsweise rechteckigen Querschnitt und ist so groß, daß die Schwenkbewegung der Ankerplatte 110 um die Kante 116 nicht behindert wird. Zur Befestigung sind die Stirnflansche 144 mit angeformten Ansätzen 148 versehen, die der Stufenform der Aussparungen 91 in den Polplatten 84 und 85 entsprechen. Auf diese Weise kennen die Wicklungen 138 einfach aufgesteckt werden. Man kann die Stirnflansche 144 auch an die Vorsprünge 95 ankleben. Das hat den Vorteil, daß die Wickelarbeit erleichtert ist, weil die Ansätze 148 wegfallen.

Wenn an die Spule 138 eine passende Spannung gelegt wird, erzeugt sie einen MagnetfluB in der Ankerplatte HO, der dem vom Dauermagneten 134 erzeugten Magnetfluß entgegenwirkt, wodurch der betreffende Druckdraht ausgelöst und betätigt wird. Der Rückfluß des durch die Spule 138 und die Ankerplatte HO gebildeten Elektromagneten verläuft im wesentlichen durch die Luft Ein magnetischer Nebenschluß über andere Anker 81, der zu Falschbetätigungen führen könnte, wird durch die Aussparungen 91 bis 94 und die geringe Permeabilität des keramischen Dauermagneten 134 verhindert. Die Dicke der Ankerplatte 110 kann so gewählt werden, daß der Nebenschluß ebenfalls verringert ist

Im einzelnen bewirken die Aussparungen 91 bis 94 die Bildung schmaler Stege 103,104 und 136 (Fig. 1). Für den Magnetfluß des Elektromagneten 138/110 hat der magnetische Kreis vom Nordpol zum Südpol über die Polplatten 84 und 85 (d. h. vom Nordpol über den benachbarten Vorsprung 95, die Stege 103 und 104 der Polplatte 85, dann über den nächsten Vorsprung 95 nach 5 oben und durch die nächste Ankerplatte HlO, weiter nach unten durch den Vorsprung 95 der Polplatte 84 und die Stege 103 und 104 derselben, sowie wieder nach oben durch den Vorsprung 95 der Polplatte 84 zum Südpol des betreffenden Elektromagneten) einen weit höheren magnetischen Widerstand als der magnetische Kreis des betreffenden Elektromagneten über die Ankerplatte 110 und durch die Luft. Da weiter die Permeabilität der keramischen Dauermagnete 134 bekanntlich etwa gleich derjenigen von Luft ist, besteht kein magnetischer Nebenschluß zwischen den Polplatten 84 und 85 über die Magnete 134, da der magnetische Widerstand dieser Magnete zweifellos höher als derjenige des oben beschriebenen gewundenen Pfades über die Stege 103 und 104 ist. Wenn schließlich auch noch die Dicke der Ankerplaiten ί 10 erhöht wird, indem z. B. ein ferromagnetisches Stück daran befestigt wird, wird der magnetische Widerstand weiter herabgesetzt. So kann der Widerstand des magnetischen Kreises über die Ankerplatte 110 und die Luftstrecke für den Elektromagneten 138/110 so weit verringert werden, daß ein magnetischer Nebenschluß über benachbarte Anker praktisch ausgeschlossen ist.

Gemäß F i g. 2 und 7 führen die beiden Enden 154 des Spulendrahtes 142 durch zwei Bohrungen 150 im unteren Teil desjenigen Spulenflansches 144, der an der Innenseite der inneren Polplatte 84 anliegt, und dann durch L-förmige Kanäle 152 in den Ansätzen 148 sowie an der Außenseite der Polplatte 84 weiter nach unten. Die Spulen 138 werden mit den Polplattem 84 und 85 dadurch zusammengesetzt, daß die Ansätze 148 in die komplementär gestalteten Aussparungen 91 geschoben werden, bevor die Anker 81 derart eingesetzt werden, daß die Ankerplatten 110 in die Spulenöffnuingen 146 zu liegen kommen. Wie aus F i g. 7 hervorgeht, führt der Einbau des Führungsblocks 54 zur Fixierung der Spulen 138 in der bevorzugten Ausführungsform, in der ein Klebstoff zur Befestigung der Flansche 144 an den Polplatten 84 und 85 dient Wenn nämlich der Führungsblock 54 z. B. durch Schrauben 157 (F i g. 1) an den Polplatten 84 und 85 befestigt wird, legen sich die Teile 61Λ und 615 des Führungskeils 61 gegen die Ansätze 148 und verriegeln diese so, während gleichzeitig der Führungsblock 54 dadurch festgelegt wird.

Die Verbindung zwischen den Schaltdrähten 154 und den Treiberstufen 156 (Fig.8) erfolgt über gedruckte Leitungen 158 (F i g. 2), die auf einer Schaltungsplatte 160 in bekannter Weise angeordnet sind. Die Schaitungsplatte 160 befindet sich oberhalb des Ausschnittes 57 (Fig. 1) des Druckkopfrahmens 56 und ist an der Vorder- und Rückseite mit Schrauben 161 befestigt

Die Aufgabe der Treiberstufen 156 (Fig. 8) besteht darin, eine Spannung selektiv an eine oder mehrere Spulen 138 anzulegen, um so ein das Magnetfeld des Dauermagneten 134 neutralisierendes elektromagnetisches Feld zu erzeugen. Der in der Spule 1318 fließende Strom soll so rasch wie möglich ansteigen und kräftig genug sein, um das Gegenfeld so schnell wie möglich aufzubauen; dann sollen der Strom und das Gegenfeld in der Weise abnehmen, daß der Abdruck durchgeführt werden kann. Nach dem Abdruck sollen der Strom und das resultierende Gegenfeld so weit abgeklungen sein, daß der Anker 81 in der kürzestmöglichen Zeit

hauptsächlich durch die magnetische Rückzugskraft des Dauermagneten 134 in seine Ruhestellung zurückkehrt.

Es wurde gefunden, daß erst während des Abklingens des Stroms in der Spule 138 der Anker 81 den Druckvorgang ausführt. Infolge der mechanischen Trägheit des Ankers 81 und der endlichen Aufbauzeit des Gegenfeldes beginnt die Torsionsfeder 118 den Anker erst zu bewegen, wenn der Spulenstrom nahezu seinen Scheitelwert erreicht hat. Wenn der Spulenstrom abnimmt, beginnt der Einfluß des Dauermagneten 134 auf den Anker 81 wieder zuzunehmen, auch wenn der Anker 81 sich inzwischen vom Vorsprung 95 abgehoben hat. Wenn also der Spulenstrom zu rasch zusammenbricht, bewegt sich der Anker 81 entweder überhaupt nicht oder wird in seine Ruhestellung zurückgezogen, bevor der Abdruck bewirkt ist. Wenn dagegen der Spulenstrom zu langsam abnimmt, bleiben die Druckdrähte 21—27 zu lang in der Druckstellung, zerreißen das Papier 12 und das Farbband 41 und bewirken eine zu geringe Schreibgeschwindigkeit. Die Treiberstufe 156 muß also für die richtige Abnahme der Spulenstromstärke sorgen.

Der Anstieg des Spulenstroms soll möglichst schnell erfolgen. Wenn der Anstieg zu langsam ist, wird nicht nur die Schreibgeschwindigkeit verringert, sondern es steigt auch der Energieverbrauch. Es muß auch beachtet werden, daß der Abfall des Spulenstroms beendet ist, 'bevor der Anker 81 in seine Ruhestellung zurückkehrt. So beginnt im allgemeinen jeder Arbeitszyklus eines Ankers mit dem Stromanstieg in der Spule und endet jo mit der Rückkehr des Ankers in seine Ruhestellung.

Ein Beispiel einer einfachen elektrischen Treiberstufe 156 zur Erfüllung der obigen Forderungen ist in Fig.8 dargestellt. In die Treiberstufe 156 ist die Spule 138 einer Betätigungseinrichtung 80 einbezogen. Zur Spule 138 ist v> eine Diode 164 parallelgeschaltet. Die Kathode der Diode 164 und das eine Ende der Spule 138 sind an die positive Seite einer Gleichspannungsquelle 166 mit z. B. 40 V angeschlossen. Die Anode der Diode 164 und das andere Ende der Spule 138 liegen am Kollektor 168 eines normalerweise gesperrten Transistors 170. Der Emitter 172 dieses Transistors ist geerdet

Wenn ein bestimmter Schreibdraht eine Druckbewegung ausführen soll, erzeugt eine mit der Basis 176 des Transistors 170 verbundene logische Schaltung 174 einen Impuls, der den normalerweise gesperrten Transistor 170 leitend macht Dadurch fließt ein Strom von der Spannungsquelle 166 über die Spule 138, den Emitter 172 und den Kollektor 168 zur Erde. Der Wicklungssinn der Spule 142 und die Windungszahl sind so gewählt, daß der in der Spule 138 fließende Strom ausreicht um das Feld des Dauermagneten 134 auszulöschen. NäChdciTi die Logik 174 den rfcigäbcifnpuls erzeugt hat kehrt der Transistor 170 in den gesperrten Zustand zurück. Von da an fließt der Strom wegen der elektromagnetischen Induktion weiter durch die Diode 164 und klingt allmählich auf Null ab. Hierbei wird die Neutralisationswirkung auf das Dauermagnetfeld stetig verringert, bis schließlich das Feld des Dauermagneten 134 den Anker 81 wieder in seine Ruhestellung in Anlage an der Fläche 97 zurückziehen kann.

Wie Fi g. 3 und 6 zeigen, sind die Anker 81 teilweise mit einem Polyesterfilm 250 überzogen. Disser ist z. B. etwa 0,05 mm dick. Der Oberzug verhindert eine Korrosion und erfüllt weitere Aufgaben. Der Überzug 250 erzeugt einen kleinen Luftspalt zwischen der Ankerplatte 110 und der Stirnfläche 97 des Vorsprungs 95 an der Polplatte 84 (Fig.6 rechts), wenn der Anker 81 sich in seiner Ruhestellung befindet, wodurch verhindert wird, daß die Ankerplatte kleben bleibt. Ferner dämpft der Oberzug an dieser Stelle den Aufschlag des Ankers 81 auf die Fläche 97 bei der Rückkehr in die Ruhestellung, wodurch Prellerscheinungen verringert werden.

An der Berührungsfläche der Ankerplatte 110 mit der Kante 116 bewirkt der Überzug 250 insbesondere eine Verringerung der Abnutzung und kann bei passender Materialauswahl eine Schmierfunktion übernehmen. Auch hier wird ein kleiner Luftspalt zwischen der Ankerplatte 110 und der Stirnfläche 97 des Vorsprungs 95 an der Polplatte 85 erzeugt Dieser Luftspalt ist nicht unbedingt so wünschenswert wie der obengenannte Luftspalt, aber der Dauermagnet 134 ist genügend stark, um während der Schwenkbewegung den Anker Si trotz des Überzugs 250 in Anlage an der Kante 116 zu halten.

Schließlich schützt der Überzug 250 den Ankerfortsatz 83. Da nämlich, wie oben erwähnt, die Haken 71 der Druckdrähte auf dem Fortsatz 83 gleiten, verhindert der Überzug 250 an dieser Stelle die Abnutzung und erleichtert den Gleitvorgang.

Es empfiehlt sich, den Überzug 250 nicht an einer oder mehreren Stellen getrennt aufzubringen, sondern als ein einziges Band, das die Hauptflächen und die Stirnfläche des Ankerfortsatzes 83 bedeckt und dann an der Rückseite der Ankerplatte 110 entlangläuft, wo diese die Flächen 97 berührt

Zur Änderung der in den Torsionsfedern 118 gespeicherten potentiellen Energie ist vorzugsweise eine Spannungseinstellvorrichtung 256 (Fig. 2, 4) vorhanden. An der Außenseite der Polplatte 84 unmittelbar hinter der Gabelung 126 der Befestigungslasche 122 ist ein Ansatz 258 mit einer Gewindebohnmg •'260 ausgebildet, in die eine Einstellschraube 262 eingeschraubt 'St die gegen die Gabelung 126 drückt. Durch Drehen der Schraube 262 in dem Sinne, daß die Gabelung 126 und das Ende der Befestigungslasche 122 nach vorn in Richtung der Papierwalze 42 gedruckt wird, wird die potentielle Energie der Torsionsfeder 118 erhöht, weil der Winkel zwischen der Befestigungslasche und der vom Magneten 134 in Ruhestellung gehaltenen Ankerplatte 110 vergrößert wird.

Es können auch andere Spannvorrichtungen vorgesehen sein. So können z. B. einzelne Einstellschrauben (nicht dargestellt) an der Innenseite der Polplatte 84 hinter der Gabelung 128 in der soeben beschriebenen Weise angebracht sein. Eine andere Möglichkeit ist in Fig. 6 (links) dargestellt Hier ist eine gemeinsame Einstellvorrichtung 264 für alle Torsionsfedern 118 einer Schreibkopfhälfte 10A oder 105 vorhanden. Sie ist in Ansätzen 258 der Polp'attc 84 geführt die «ic oben ausgebildet sind, jedoch ist nur die Bohrung 260 am vordersten Ansatz 158 mit Gewinde versehen, während die übrigen Bohrungen 260 glatt sind. Eine Gewindespindel 266, deren vorderes Ende in den vordersten Anker 253 eingreift, geht mit Gleitsitz durch die glatten Bohrungen 260 und durch Aussparungen 268 in den Enden der Laschen 122. An der Spindel 266 sind Ringe 270 angebracht, die an den Enden der Laschen 122 anliegen. Bei einer Drehung der Spindel 266 v/erden also die Enden gleichzeitig nach vorn oder hinten verschoben, wodurch die Spannung der Torsionsfedern 118 verändert wird.

Die Einstellvorrichtungen können mit Vorteil verwendet werden, wenn eine größere Druckkraft gewünscht wird. Zum Beispiel wenn zahlreiche Kopien

gleichzeitig bedruckt werden sollen. Selbstverständlich muß darauf geachtet werden, <laß unter Berücksichtigung der Stärke des Magnstsn 134, der Magnetflußkonzentration an der riäche 102 und der Anziehung zwischen dieser Fläche und der Lasche 122 das Ende 124 nicht so weit von der Fläche 102 abgehoben wird, daß die magnetische Anziehung zwischen beiden unterbrochen wird. Die Spannungseinstellung ist also auf kleine Abstände zwischen dem Ende 124 und der Fläche 102 beschränkt. Die Grobeinstellung der Spannung ist durch die gegenseitige Versetzung der Anlageflächeni 102 und 106 bestimmt

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Betätigungseinrichtung für einen Druckdraht eines Matrixdruckers mit mindestens einem Anker, einem Permanentmagneten, der den Anker gegen die Wirkung einer Betätigungsfeder in eine Ruhestellung zieht, und mit einer Megnetspule, die zur Überführung des Ankers durch die Betätigungsfeder in eine Anschlagstellung den Permanentmagneten unwirksam macht, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (81) plattenförmig ausgebildet ist und in seiner Ruhestellung an zwei Polstücken (Vorsprüngen 95) des Permanentmagneten (134) anliegt, daß der Anker (81) durch die als Torsionsfeder (118) ausgebildete Betätigungsfeder um eine Kante (116) des einen Polstücks als Drehachse (82) in seine Anschlagstellung verschwenkbar ist, daß die Torsionsfeder auf der Seite der Drehachse am Anker (81) angeordnet ist und im wesentlichen parallel zur Drehachse verläuft, daß die Magnetspule (138) den Anker (81) oder eines der Polstücke umgibt, und daß der der Drehachse abgewandte Teil des Ankers einen Mitnehmer (Fortsatz 83) für den Druckdraht (21 —25) aufweist.

2. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der vom Anker (81) abgewandlen Seite der Torsionsfeder (118) zur Befestigung eine ferromagnetische Lasche (122) verdrehfest angeordnet ist, die von Anschlägen (102, 106) der Polstücke (84, 85) in einer vorgegebenen, die Federspannung bestimmenden Lage gehalten wird.

3. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der Federspannung die vorgegebene Lage der ferromagnetischen Lasche (122) einstellbar ist.

4. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (81), die Torsionsfeder (118) und die Lasche (122) ein einstückiges Blechstanzstück sind.

5. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kante (116) des einen Polstücks (Vorsprung 95) das Schwenklager für den Anker (81) bildet.

6. Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das rückwärtige Ende des Druckdrahtes (21—27) als U-förmiger Haken (71) ausgebildet ist, der in einen Fortsatz (83) des Ankers (81) eingehängt ist.