DE2939885C2 - Nadeldruckkopf - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Nadeldruckkopf mit kreisförmig um eine Zentralachse angeordneten und die Drucknadeln betätigenden zylindrischen Elektromagneten, die in wannenförmigen Stützen eines kegelförmigen Trägers gelagert sind.

Zur Steuerung der Drucknadeln eines Nadeldruckkopfes werden allgemein sogenannte Tauchanker verwendet, die den Vorteil haben, daß die Drucknadeln und derer, zugeordnete Anker in gleicher Richtung bewegt werden, so daß die Reibungswiderstände klein gehalten werden. Nachteilig ist, daß alle Elektromagnete fächerförmig nebeneinander angeordnet sind. Bei einer Vielzahl von Drucknadeln, wie sie beim Abdruck eines ganzen Zeichens erforderlich ist, werden die Elektromagnete bei etwa gleichem Abstand zur Druckstelle fächerförmig in mehreren übereinanderliegenden Ebenen angeordnet. Eine solche Anordnung der Elektromagnete ist beispielsweise aus der DE-OS 58 794 bekannt. Dieser bekannte Nadeldruckkopf kann relativ flach gebaut werden.

Weiterhin ist ein Nadeldruckkopf aus der Zeitschrift »Electronics«, 03. März 1977, Seite 54, bekannt, dessen Elektromagnete zur Steuerung der Druckelemente in einem kegelförmigem Metallträger gelagert sind, der wannenförmige Stützen aufweist Die Sicherung der Elektromagnete in diesen Stützen erfolgt durch die Köpfe von Schrauben, die seitlich zwischen den benachbarten Elektromagneten in den Metallträger eingeschraubt werden.

Die Befestigung der Elektromagnete ist keinesfalls zuverlässig. Eine einwandfreie Sicherung der Elektromagnete aber ist sehr wichtig, weil diese während des Betriebes des Druckers ständig Erschütterungen und Temperaturschwankungen unterliegen. Temperaturschwankungen führen zu unterschiedlichen Ausdehnungen von Elektromagnet, kegelförmigem Träger und Sicherheitsschraube. Bei einer gegen die auftretenden Vibrationen wirksamen starren Verbindung dieser Teile ist jedoch eine ausreichende Kompensation der Temperaturschwankungen nicht gegeben. Außerdem sind die einzelnen Elektromagnete wegen der zwischen ihnen befindlichen Sicherungsschrauben relativ weit nebeneinander auf dem Kegelmantel des Trägers angeordnet.

Nachteilig bei allen diesen Nadeldruckern ist auch ihre Herstellung, da jeder einzelne Elektromagnet, nachdem dessen Drucknadel durch die zugeordneten Führungen gefädelt ist, gesondert ausgerichtet und sowohl ax^:al als auch radial gesichert werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Nadeldrucker zu schaffen, der einfach in der Herstellung ist, dessen Elektromagnete relativ eng auf dem kegelförmigen Träger angeordnet werden können, und bei dem die Vibration und die Temperaturschwankungen für eine einwandfreie Lagerung und Sicherung der Elektromagnete unbedeutend sind.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Stützen Teil eines Kunststoffträgers sind und durch sich in Längsrichtung des Trägers erstreckenden Führungsschlitze voneinander getrennt sind, daß die Stützen durch weitere sich ebenfalls in Längsrichtung des Trägers erstreckende Schlitze geteilt sind und eine Hinterschneidung besitzen, die in Längsrichtung des Trägers verläuft, daß die Elektromagnete unter Federkraft der Stützen durch eine für alle Elektromagnete gemeinsame von außen aufsetzbare Klemmvorrichtung in den Stützen gelagert sind, wobei jeder Elektromagnet gegen eine Verschiebung in seiner Längsrichtung durch zwei Ansätze gesichert ist, von denen mindestens einer federnd ausgebildet ist.

Wannenförmige Stützen sind an sich aus der deutschen Offenlegungsschrift 27 13 886 sowie aus der amerikanischen Patentschrift 4155 661 bekannt. Die Lagerung der Elektromagneten ist dabei aber zusammengestellt aus relativ vielen Einzelteilen, wodurch eine aufwendige Konstruktion entsteht. Die Montage der Elektromagneten ist daher relativ zeitraubend und kostspielig.

Dadurch, daß die Elektromagnete des Nadeldruckkopfes nach der Erfindung zwischen zwei Ansätzen eingespannt sind, von denen mindestens einer elastisch ausgebildet ist, und zusätzlich auf nachgiebigen Stützen gelagert sind, können die auftretenden Vibrationen und Ausdehnungen infolge von Temperaturschwankungen durch die Einspannkraft abgefangen werden. Eine Lockerung der Elektromagnete in ihren Lagern oder eine Schädigung des Nadeldruckkopfes wird vermieden.

Da der kegelförmige Träger im Gebiet der Elektromagnete eine Unterschneidung besitzt, die sich in Längsrichtung des Trägers erstreckt, kann der T'äjer

aus relativ hartem Kunststoff hergestellt werden, ohne daß die Elastizität der wannenförmigen Stützen beeinträchtigt wird.

Die Erfindung hai den Vorteil, daß nach Einfädelung der Drucknadeln in ihre Führungen die zugeordneten Elektromagnete lediglich zwischen die Ansätze des kegelförmigen Trägers zu klemmen sind. Wird anschließend die äußere Klemmvorrichtung über die gesamte Magnetanordnung gesetzt, so werden mögliche Fertigungstoleranzen des Trägers, der Elektromagneten selbst und der Klemmvorrichtung durch die federnden Lagerteile des Trägers ausgeglichen, da die Elektromagnete sowohl tangential als auch radial und axial ausweichen können. Durch die vorteilhafte Gestaltung des kegelförmigen Trägers besteht diese Ausweichmöglichkeit für die Elektromagneten auch dann, wenn im Betrieb eine Erwärmung der Elektromagneten eintritt.

Das wesentliche der Erfindung ist somit darin zu sehen, daß die Lage der Elektromagneten durch die in allen Koordinaten nachgiebigen wannenförmigen Stützen der jeweiligen Lage der Hüllfläche der zugeordneten Ausnehmungen angepaßt werden kann. Hierdurch ist auch der Elektromagnet selbst in allen seinen Koordinaten nachgiebig, so daß die Berührungsfläche zwischen dem Zylinder des Elektromagneten und der Klemmvorrichtung so groß wie möglich wird. Eine gute Wärmeabführung über die Klemmvorrichtung ist dadurch ebenfalls erreicht.

Der kegelförmige Träger besteht aus Kunststoff, beispielsweise aus einem Thermoplast, und wird zweckmäßig durch Glasfasern verstärkt. Besonders geeignet ist z. B. Polyamid 6/6 mit beispielsweise 30% Glasfaser. Auch Polycarbonat ist geeignet.

Die Ansätze zum Einklemmen der Elektromagnete in axialer Richtung, die alle strahlenförmig nach außen weisen, können Teile des kegelförmigen Trägers sein. Es ist jedoch zweckmäßig, die Ansätze, die nahe der Kegelspitze des kegelförmigen Trägers angeordnet sind, als eine sternförmige Metallfeder auszubilden, die beispielsweise durch Schrauben oder Klemmen mit der Halterung verbunden ist oder auch in dieser eingebettet ist.

Durch die in dem kegelförmigen Träger angeordneten Schlitze wird nicht nur die federnde Auflagefläche für die Elektromagnete begünstigt, sondern auch die Möglichkeit gegeben, mehrere gleichartige kegelförmige Träger axial hintereinander anzuordnen. Dabei ist jeder hintere Träg::r gegenüber dem davorliegenden um einen Schlitzabstand verdreht. Dadurch ergibt sich, daß die Drucknadel eines Elektromagneten durch einen ⁵ⁿ niederen Schlitz des davorliegenden Trägers und gegebenenfalls auch durch einen tieferen Schlitz des wiederum davorliegenden Trägers verläuft.

Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die perspektivische Ansicht eines Nadeldruckkopfes gemäß der Erfindung mit zwei hintereinander angeordneten kegelförmigen Trägern,

F i g. 2 einen Schnitt durch einen Teil des Nadeldruck- so kopfes gemäß der Erfindung mit drei hintereinander angeordneten Trägern,

F i g. 3 die Vorderansicht der Anordnung nach F i g. 2,

Fig. 4 eine Detailzeichnung der Anordnung vom kegelförmigen Träger, einem Elektromagneten und Teilen der Klemmvorrichtung und

F i g. 5 eine strahlenartig ausgebildete Spannfeder.

Der in F i g. 1 dargestellte Nadeldruckkopf besteht im wesentlichen aus einem vorderen Teil 1, in welchem sich die Führungen für die Drucknadeln 4 befinden, und einem hinteren Teil 2, in welchem die zylindrischen Elektromagnete 5 zur Steuerung der Drucknadeln angeordnet sind. Die Elektromagnete 5 sind ais Tauchankermagnete ausgebildet, mit deren Anker die Drucknadeln 4 fest verbunden sind. Beide Teile 1 und 2 sind auf der zwischen ihnen angeordnetsn Grundplatte 3 montierL Der vordere Teil 1 besitzt zwei Bohrungen 6 und 7, mit denen der Nadeldruckkopf auf einem nicht dargestellten Wagen in bekannter Weise fixiert wird.

Der hintere Teil 2 enthält mindestens einen kegelförmigen Träger 8, auf der die Elektromagnete 5 kreisförmig angeordnet sind. Der kegelförmige Träger 8 ist aus Kunststoff hergestellt, der mit Glasfasern verstärkt ist. Geeignet dazu ist jeder Kunststoff, der ohne Beeinträchtigung höhere Temperaturen aushalten kann.

Der kegelförmige Träger 8 selbst besteht aus einem um die Zentralachse angeordneten Mittelteil 27, an dessen einem Ende sich der Grundteil 28 anschließt (Fig. 2, 4). Dieser Grundteil 28 besitzt einen axial ausgerichteten zentrischen Ansatz, der soweit vorgezogen ist, daß eine Hinterschneidung 30 entsteht und der an seinen vorderen Enden die Lagerteile 9 für die Elektromagneten 5 trägt. Die Lagerteile sind derart zu Stützen 24 abgeschrägt, daß die Stützlinien für die Elektromagnete mit den Kegelmantellinien a zusammenfallen. Durch die Hinterschneidung 30 wird ein Ausweichen des Lagerteils 9 und damit der Stützlinie radial möglich. Weiterhin besitzt der Grundteil 28 sternförmige Ansätze 20, die als die einen Ansätze für das Einklemmen der Elektromagnete 5 dienen. Anschließend an diese Ansätze 20 ist im Grundteil 28 eine weitere Stütze (Stufe 25) angeordnet, deren Oberfläche der zylindrischen Form der Elektromagneten angepaßt, aber so gehalten ist, daß zwischen dieser Stufe 25 und der Mantelfläche des Elektromagneten 5 allseits ein Zwischenraum s besteht. Dieser Zwischenraum s ist erforderlich, damit der Elektromagnet 5 den Kräften P (Fig.4) ausweichen kann, die beim Aufsetzen der Klemmvorrichtung 21, 22 auf den Elektromagneten ausgeübt werden. Hierbei wird die Mantelfläche des Elektromagneten 5 durch die Ausnehmung 26 ausgerichtet, so daß sich die Mantelfläche des Elektromagneten und die Hüllfläche der Ausnehmung weitgehend aneinanderschmiegen. Je nachdem, welche Toleranzen vorliegen, kann der Elektromagnet 5 durch die auftretenden Kräfte in allen Koordinaten ausweichen, wobei er nur im Bereich der Stützlinie des federnden Lagerteiles 9 eine Gegenkraft P1 erfährt.

Die Zahl der federnden Lagerteile 9 richtet sich nach der Anzahl der auf dem kegelförmigen Träger 8 anzuordnenden Elektromagnete 5. Im vorliegenden Beispiel sind 6 Elektromagnete vorgesehen. Sollen mehr Elektromagnete, als auf dem Träger unterzubringen sind, verwendet werden, d. h. soll das abzudruckende Zeichen im Beispiel durch mehr als 6 Drucknadeln erstellt werden, so können mehrere gleichartige kegelförmige Träger 8 axial hintereinander ungeordnet werden. In F i g. 1 sind zwei und in F i g. 2 drei Träger hintereinander angeordnet. Jeder Träger 8 ist dabei gegenüber dem davorliegenden um eine Schlitzteilung verdreht.

Jedes Lagerteil 9 wird durch einen fast bis zur Zentralachse 10 reichenden Schlitz 11, der sich in Längsrichtung des zugeordneten Elektromagneten bzw. des Trägers 8 erstreckt, in zwei Teilbereiche unterteilt

(F i g. 3). Dadurch wird erreicht, daß das Lagerteil 9 auch tangentialfedernd ausgebildet ist. Zentral auf das Lager ausgeübte starke Kräfte können dadurch abgefangen werden. Zwischen den Lagerteilen 9 ist ein weiterer, nicht ganz so tiefer Schlitz 12 vorgesehen. Durch die Schlitze 11 und 12 können die Drucknadeln der Elektromagnete 5 hindurchgeführt werden, die in den federnden Lagerteilen der hinteren Träger 8 gelagert sind.

Zwischen den kegelförmigen Trägern 8 sind Metallfedern 13 angeordnet, die strahlenförmig ausgebildet sind. Jeder Strahl 29 dieser Spannfeder 13 ragt in den zugeordneten Bereich eines Lagerteiles 9 hinein. Die Form der Metallfeder 13 ist aus F i g. 5 ersichtlich. Nach der Montage kommen die Schütze i4 der Metalifeder i3 mit den Schlitzen 11 der Halterungen 8 zur Deckung, so daß die Drucknadeln unbehindert auch durch die Spannfedern hindurchgefühn: werden können. Diese Metallfedern 13 stellen die federnden Ansätze dar, die zum Einklemmen der Elektromagnete 5 dienen.

Der Zusammenbau des hinteren Teiles 2 erfolgt dadurch, daß zunächst wechselweise ein Träger 8, dann eine Spannfeder 13 und wieder ein Träger 8 usw. auf einen Schraubbolzen 15 aufgefädelt wird. Im Anschluß an die letzte Spannfeder 13 wird ein Distanzstück 16 aufgefädelt. Danach wird der Schraubbolzen 15 zentrisch auf die Grundplatte 3 aufgeschraubt und gesichert. Die Sicherung der kegelförmigen Träger 8 und der Spannfedern 13 gegen Verdrehung geschieht durch einen an jedem Träger 8 befindlichen Bolzen 17, der durch ein Loch 18 in der Metallfeder 13 hindurchragt und in ein nicht näher dargestelltes Loch in dem jeweils dahinterliegenden kegelförmigen Träger 8 eingreift.

Nachdem die Träger 8 und die Metallfedern 13 auf der Grundplatte 3 befestigt sind, werden die Elektromagnete 5 mit den Drucknadeln 4 eingesetzt. Die Drucknadeln 4 werden hierzu in Löcher 19 der Grundplatte eingeführt, bis der zugeordnete Elektromagnet 5 in Höhe des zugeordneten Lagerteiles 9 liegt. Dann wird der Elektromagnet 5 gegen die Metallfeder 13 gedrückt, die ausweicht, so daß nun der Elektromagnet 5 in den Lagerteil 9 eingeschoben werden kann.

Der Elektromagnet 5 wird dann durch die Kraft der Metallfeder 13 gegen den festen sternförmigen Ansatz 20 des Lagerteiles 9 gedrückt und auf dem Lagerteil 9 gehalten.

Nunmehr kann der gesamte hintere Teil 2 einschließlieh Halterungen und Elektromagnete durch zwei Halbschalen 21 und 22 einer Klemmvorrichtung abgeschlossen werden, in denen die Ausnehmungen 26 als Gegenlager für die Elektromagnete 5 vorgesehen sind. In Fig. 1 ist nur eine dieser Halbschalen dargestellt. Beide Halbschalen können zusätzlich mit Kühlrippen versehen sein und besitzen Nuten 23 zur Halterung einer nicht dargestellten Schaltplatte für die elektrischen Anschlüsse.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Nadeldruckkopf mit kreisförmig um eine Zentralachse angeordneten und die Drucknadeln betätigenden zylindrischen Elektromagneten, die in wannenförmigen Stützen eines kegelförmigen Trägers gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen (24, 25) Teil eines Kunststoffträgers (8) sind und durch sich in Längsrichtung des Trägers (8) erstreckende Führungsschlitze (12) voneinander getrennt sind, daß die Stützen (24, 25) durch weitere sich ebenfalls in Längsrichtung des Trägers (8) erstreckende Schlitze (11) geteilt sind und eine Hinterschneidung (30) besitzen, die in Längsrichtung des Trägers (8) verläuft, daß die Elektromagnete (5) unter Federkraft der Stützen (24, 25) durch eine für alle Elektromagnete (5) gemeinsame von außen aufsetzbare Klemmvorrichtung (21, 22) in den Stützen (24, 25) gelagert sind, wobei jeder Elektromagnet (5) gegen eine Verschiebung in seiner Längsrichtung durch zwei Ansätze (20,29) gesichert ist, von denen mindestens einer (29) federnd ausgebildet ist.

2. Nadeldruckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Ansätze (20) für die Sicherung eines jeden Elektromagneten (5) als Wall an der diesbezüglichen wannenförmigen Stütze (25) ausgebildet ist, und daß der andere der Ansätze (29) Tei! einer sternförmigen Metallfeder (13) ist, die für alle Elektromagnete (5) eines Trägers (8) gemeinsam vorgesehen und am Träger (8) befestigt ist.

3. Nadeldruckkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkopf (1, 2) mehrere kegelförmige Träger (8) enthält, die in axialer Richtung hintereinander angeordnet sind, daß zwei aufeinanderfolgende Träger (8) um einen solchen Winkel zueinander verdreht sind, daß die Schlitze (11), welche die walzenförmigen Stützen (24, 25) teilen, in Verlängerung der Führungsschlitze (12) liegen, die benachbarte Stützen (24, 25) des -to anderen kegelförmigen Trägers (8) voneinander trennen.