DE2954141C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Matrixdruckkopf mit über den Umfang verteilten Drucknadelantrieben, die je umfassen: ein einen U-Magnet bildendes Paar aus einem radial inneren und äuße­ ren Polstück mit fluchtenden Stirnflächen, einen gegenüber den Stirnflächen liegenden flachen, starren, radial und seitlich gehaltenen Klappanker, der um die Kante eines Pol­ stückes aus einer durch einen verstellbaren Ruheanschlag gegebenen Ruheneigung in eine Arbeitsneigung zum Antreiben einer unter Federkraft im inneren Ende des Klappankers an­ greifenden Drucknadel schwenkbar ist.

Derartige Matrixdruckköpfe sind in der US 40 51 941 und in der DE 25 36 217 B 2 beschrieben. Bei beiden bekannten Vorrichtungen läßt sich jedoch der Ruheanschlag nicht allein verstellen, sondern bei Anziehen der Befestigungsvorrichtung verändert sich nicht nur die Lage des Ruheanschlages, sondern auch die radiale Lage der Anker.

Demzufolge liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Matrixdruckkopf der eingangs umrissenen Art zu schaffen, bei dem die Energieverluste auch durch das mechanische Prinzip der Ankerbewegung geringstmöglich werden und gleichzeitig eine günstige Herstellungsweise erzielbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der U-Magnet in Anschlagrichtung weisend angeordnet ist, so daß sich das Schwenklager und der Drucknadeleingriff diesseits und jenseits der Klappankers befinden, daß das Schwenklager bezüglich der Ruheneigung die Innenkante des inneren Polstückes ist und bezüglich der Arbeitsneigung auf der Stirnfläche des äußeren Polstückes liegt, und daß der Ruheanschlag ohne Beeinflussung der radialen und seitlichen Lagerung des Klappankers einstellbar ist.

Bei dieser erfindungsgemäßen Ausbildung eines Matrixdruck­ kopfes sind die jeweils aus dem inneren und dem äußeren Pol­ stück und der zugeordneten Spule bestehenden Magnete auf der den anzutreibenden Drucknadeln gegenüberliegenden Seite der Anker angeordnet. Auf diese Weise erfolgt die Bewegung der Antriebsabschnitte der Anker von den Magneten weg und nicht zu ihnen. Weiterhin ist jeder Anker an einem Punkt zwischen dem inneren und dem äußeren Ende an dem am radial inneren Pol­ stück gelagert. Dies erfolgt, indem ein elastischer O-Ring in Berührung mit jedem Anker auf dessen gegenüberliegen­ der Seite und mit dem inneren Polstück ausgerichtet angeordnet ist. Dieser O-Ring steht mit dem Anker kontinuierlich in Be­ rührung.

Die Endfläche des inneren Polstückes bietet nicht nur eine Schwenklagerfläche für den zugeordneten Anker, sondern schafft auch eine Fläche, die an einen Teil eines Gehäuses für die Anker gegenüber der Endfläche anlegbar ist. Ein weiteres nach­ giebiges Lagerteil als ein Ruheanschlag ist so angeordnet, daß es mit jedem radial am weitesten innenliegenden Bereich der Anker gegenüber den zugeordneten Drucknadeln in Eingriff steht.

Im zusammengebauten Zustand und in der Ruhelage ist jeder An­ ker an einer Stelle zwischen seinen Enden von dem inneren Pol­ stück und dem zugeordneten O-Ring gelagert. In dieser Ruhe­ lage wird der Anker zusätzlich von Federn gehalten, welche die Drucknadeln in ihre Ruhelage drücken. Bei Erregen der Elektromagnete wirkt die magnetische Kraft auf die minimale radiale Länge des äußeren Abschnittes eines jeden Ankers, so daß eine Schwenkbewegung um den Innenrand des inneren Pol­ stückes erfolgt. Liegt die Seitenfläche des Ankers parallel zu den Stirnflächen der Polstücke, entfällt das erste Schwenk­ lager; es wird ein zweites Schwenklager von dem radial äußeren Rand des äußeren Polstückes gebildet, welches den Anker bei der weiteren Schwenkbewegung führt. Wenn die Drucknadeln schließlich auf das zu bedruckende Papier aufschlagen, ist je­ des äußere Schwenklager voll wirksam, so daß sowohl während des Druckvorganges und auch im anfänglichen Teil des Rückhubes zur Ruhelage der maximale Hebeleffekt zur Einwirkung kommt, zumal der Anker durch das erste Schwenklager in zwei Hebelarme und durch das zweite Schwenklager im wesentlichen in einen Hebelarm unterteilt wird.

Der O-Ring wird während der Schwenkbewegung aus der Ruhe- in die Drucklage elastisch komprimiert. Werden die Elektromagnete stromlos geschaltet, wirkt dieser Ring mit der Vorspannfeder für die entsprechende Drucknadel zusammen, um den Anker schnell in seine Ruhelage zurückzuführen. Ein Prellen der Anker bei Rückbewegung wird durch ein Auflaufen auf die einstellbaren elastischen Ruheanschläge gering gehalten.

Weiterhin läßt sich bei dem erfindungsgemäßen Matrixdruckkopf Ort und Lage eines jeden Ankers in bezug auf die Drucknadeln gleichmäßig axial einstellen, wobei auch die Lage der Anker in bezug auf die inneren Polstücke einstellbar ist.

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen an­ hand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht eines Matrix­ druckkopfes,

Fig. 1a eine Teilansicht des Matrixdruckkopfes nach Fig. 1,

Fig. 2 einen Teilschnitt des Matrixdruckkopfes nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Teilschnitt einer weiteren Ausführungsform des Matrixdruckkopfes,

Fig. 4 eine teilweise geschnittene Endansicht des Matrix­ druckkopfes nach Fig. 3.

Der Matrixdruckkopf weist ein Gehäuseglied 410 mit einem läng­ lichen Führungs- und Stützabschnitt 412 und einen ringförmigen Gehäuseabschnitt 414 zum Lagern von Drucknadeln 416 und einer gleichen Anzahl von Klappankern 418 auf, die gleichmäßig ra­ dial und umfangsmäßig um eine Mittelachse 420 im Abstand an­ geordnet sind. Weiterhin ist eine magnetische Metallplatte mit Magnetpolen 424 und eine Spule 426 vorgesehen. Die Metall­ platte 422, die einen elliptischen Umfang aufweisen kann, um eine Halteeinrichtung zum Befestigen an einer Druckvorrichtung (nicht gezeigt) zu schaffen, ist mit dem Gehäuseglied 410 mit Hilfe einer Befestigungseinrichtung 428 befestigt. In einer ringförmigen Kammer 430 sind die Anker 418, die Magnet­ pole 424 und die Spule 426 angeordnet.

Bei der gezeigten Ausführungsform sind neun Drucknadeln 416 vorgesehen, die je einen Endabschnitt (nicht gezeigt) und einen Kopf 434 aufweisen. Diese Drucknadeln 416 sind zwischen einer Ruhelage und einer Drucklage hin- und herbewegbar und werden in der Ruhelage mit Hilfe von Federn 436 gehalten. In die Druck­ lage sind sie mit Hilfe kinetischer Energie bewegbar, die von den zugeordneten Klappankern 418 aufgebracht wird. Einen radial inneren Antriebsabschnitt 438 eines jeden Klappankers 418 liegt am Kopf 434 der zugeordneten Drucknadel 416 an. Ein Zwischenab­ schnitt 439 des Klappankers ist von einem radial inneren Polstück 440 schwenkbar gelagert und zwischen der Metallplatte 422 und dem Gehäuseabschnitt 414 angeordnet, um so eine Schwenkbe­ wegung des Klappankers 418 zwischen der Ruhelage und der Drucklage zu schaffen.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 3 ist das Gehäuseglied 410 aus einem Stück eines starren verformten Kunststoffs wie bei­ spielsweise temperaturbeständigen, mit Glas verstärktem Nylon hergestellt. Der Gehäuseabschnitt 414 umfaßt eine mittlere, sich axial erstreckende längliche hohle Nabe 450, einen sich radial erstreckenden ringförmigen Flansch 452 und einen sich axial erstreckenden ringförmigen äußeren Rand 454. Die Nabe weist eine Bohrung 456 zum Aufnehmen der Befestigungseinrich­ tung 428 auf, die eine sich selbst verriegelnde Schraube sein kann oder die Bohrung 456 ist mit einem Gewinde versehen.

Eine radial innere ringförmige, sich axial erstreckende Rippe 458 ist radial auswärts von der Nabe 450 in Abstand angeordnet, um einen ringförmigen Raum 460 zu schaffen, in welchem die An­ triebsabschnitte 438 der Klappanker für die Drucknadeln 416 und die Federn 436 angeordnet sind. Bohrungen 462 mit Naben 464 für die Federn sind im Flansch 452 vorgesehen.

Die Rippe 458 weist innere und äußere, sich axial erstreckende ringförmige Führungsflächen 466, 468 (Fig. 4) auf, die durch eine sich radial erstreckende Ringfläche 470 verbunden sind, siehe Fig. 2. Somit werden die Klappanker während der Bewegung zwi­ schen der Ruhe- und der Drucklage geführt und abgestützt.

In beiden Ausführungsformen sind benachbarte ringförmige Rippen 472, 474 radial auswärts von der Rippe 458 angeordetn. Zwischen diesen Rippen 472, 474 ist eine Ausnehmung 476 vor­ gesehen, in welcher ein komprimierbarer O-Ring 478 zwecks kontinuierlicher Anlage am Abschnitt 439 des Klappankers 418 ange­ ordnet ist. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, weist die Rippe 474 einen polygonalen Umfang auf und umfaßt neun relativ lange um­ fangsmäßig im Abstand voneinander angeordnete gerade Abschnit­ te 480, die über relativ kurze Abschnitte 482 miteinander verbunden sind. Jeder Abschnitt 480 ist auf der zugeordneten radialen Linie 484 zentriert und erstreckt sich hierzu quer.

Jeder Abschnitt 480 schafft eine radial äußere Klappankerführ- und Stützeinrichtung in der Form eines Schlitzes 486, der gegen­ überliegend dem inneren Polstück 440 angeordnet und von pa­ rallelen Seitenflächen 488, 490 begrenzt ist, die sich pa­ rallel zu der radialen Linie 484 erstrecken, wobei eine Boden­ fläche 492 vorgesehen ist.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 und 4, bei welcher die Spule 426 dem radial äußeren Polstück 493 zugeordnet ist, sind versetzte Kerben 494, 496, Fig. 4, neben den Seitenflächen 488, 490 vorgesehen, um einen äußeren Endabschnitt 498 des inneren Polstückes 440 aufzunehmen und dafür parallele An­ lageflächen 500, 502 zu schaffen. Zusätzlich ist ein Schlitz 504 am Umfang zwischen dem äußeren Rippenabschnitt 454 und dem äußeren Abschnitt 506 der Metallplatte 422 vorgesehen, um einen Zugang zu den radial äußeren Enden der Anker zu schaf­ fen und eine angemessene Kühlung der Magnetanordnung zu be­ wirken.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1, 1a und 2, wobei die Spule 426 dem radial inneren Polstück 440 zugeordnet ist, ist das radial äußere Polstück 510 von umfangsmäßig im Abstand ange­ ordnete, sich axial erstreckende Flansche der Metallplatte 422 gebildet, wobei umfangsmäßig im Abstand angeordnete Endab­ schnitte 512 vorgesehen sind, welche gegenüberliegend den entsprechenden Schlitzen 514 in dem Rippenabschnitt 454 des Gehäuses 410 und in axialer Anlage an den Seitenflächen 516 angeordnet sind. Die Endabschnitte 518 der Klappanker erstrecken sich radial nach außen durch die Schlitze 514, wie dies in Fig. 1a gezeigt ist.

Die Metallplatte 422 und die Polstücke 440, 493, 510 sind vorzugs­ weise aus einem Stück aus magnetischem Sinterpulver herge­ stellt. Die Paare der den U-Magneten bildenden parallelen radial inneren und äußeren Polstücke 440, 493, 510 sind im Querschnitt rechteckig. Die Spule 426 ist an dem zugeordneten Polstück 440 oder 493 in Axialabstand zu den Stirnflächen der Polstücke vorgesehen.

Jeder Klappanker 418 besteht aus einem relativ dünnen, starren, magnetischen Blechmetall mit einem schmalen radial inneren Antriebsabschnitt 438, wobei sich relativ eng benachbarte pa­ rallele Seitenwände 530, 532 parallel zu den Radiallinien 484 erstrecken. Der Abstand der Seitenwände 530, 532 ist etwas geringer als der Abstand der Seitenflächen 466, 468 des Schlitzes 486, so daß eine freie Gleitbewegung dazwischen er­ möglicht ist. Ein relativ breiter, radial äußerer Abschnitt 534 des Klappankers ist mit dem Abschnitt 438 durch einen Verbin­ dungsabschnitt 536 verbunden, der geneigte Seitenwände 538, 540 aufweist. Der äußere Abschnitt 534 hat relativ weit in Abstand angeordnete parallele Seitenwände 542, 544, die sich parallel zu der Radiallinie 484 erstrecken. Der Abstand der Seitenwände 542, 544 ist größer als der Abstand benachbarter Seitenflächen 546, 548 der zugeordneten Polstücke, um so eine Oberflächenüberlappung bei 550, 552 zu schaffen. Recht­ eckige Schlitze 554, 556 sind an den Seitenwänden 542, 544 vorgesehen, um so die benachbarte Wand des Rippenabschnittes 480 aufzunehmen. Dabei weisen die Seitenflächen der Schlitze 554, 556 einen Abstand auf, der etwas größer als der Abstand der Seitenflächen des Führungsschlitzes 486 ist.

Im montierten Zustand ist jeder Klappanker 418 bewegbar in den Schlitzen 470 und 486 und davon seitlich begrenzt angeordnet, wobei die Federn 436 und der O-Ring 478 zusammenwirken, um die Klappanker 418 in ihrer Ruhelage zu halten. Dabei ist jeder Klappanker schwenkbar um den radial inneren Rand 562 des radial inneren Polstückes 440 gelagert, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist.

In der Ausführungsform nach Fig. 3 und 4 ist eine nachgiebige Ringscheibe 570 mit einer Klappankerfläche 572 als Ruhean­ schlag axial gleitbar an der zylindrischen Umfangsfläche 574 der Nabe 450 angeordnet. Eine längliche Hülse 576 weist eine Bohrung 578 auf, so daß die Hülse axial gleitbar an dem Außen­ umfang 574 der Nabe 450 gestützt ist. Ein Kopfabschnitt 580 ist axial einstellbar und gleitbar in einer Bohrung 582 in der Metallplatte 422 gelagert. Ein vergrößerter Kopf 584 weist eine Anlagefläche 585 auf, die sich parallel zu der Seiten­ fläche 586 der Metallplatte 422 erstreckt. Dazwischen ist ein nachgiebiges Abstandsglied 588 angeordnet.

In der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 ist ein nachgiebiger O-Ring 590 mit einer ringförmigen Klappankeranlagefläche 592 als Ruheanschlag axial gleitbar an der äußeren Umfangsfläche der Nabe 450 angeordnet. Eine Hülse 594 weist eine Bohrung 596 auf, so daß sie axial gleitbar an dem Außenumfang der Nabe 450 angeordnet ist. Ein Umfangsabschnitt 598 der Hülse ist axial gleitbar einstellbar in einer Bohrung 600 der Metall­ platte 422 gestützt. Ein Kopfabschnitt 602 der Hülse weist eine Anlagefläche 604 auf, die sich parallel zu der Fläche 606 der Metallplatte 422 erstreckt, wobei dazwischen ein komprimierbarer O-Ring 608 angeordnet ist.

Die axiale Lage der Metallplatte 422 und der Polstücke ist sehr genau in bezug auf den Flansch 452 durch Anlage der Polflächen 550, 552 an den Rippenflächen 500, 502, Fig. 3 und 4, oder durch Anlage der Polflächen 512 an den Flanschflächen 516. Somit ist jeder der Zwischenabschnitte der Klappanker sehr genau in bezug auf den O-Ring 478 gelagert, welcher selbst von den Seitenflächen des ringförmigen Schlitzes 476 gehalten ist. Zusätzlich sind die Axiallagen der Antriebsabschnitte 438 ei­ nes jeden Klappankers sehr genau einstellbar durch Eingriff mit der Ringscheibe 570 bzw. mit dem O-Ring 590 . Die Hülsen 576 und 594 sind dabei ebenfalls axial einstellbar.

Wenn die Spulen 426 erregt werden, wirkt die Magnetkraft auf die radial äußeren Abschnitte der Klappanker, um diese Ab­ schnitte zu den äußeren Polstücken durch Schwenkbewegung um das Schwenklager 562 zu bewegen. Wenn die Seitenflächen 560 der Klappanker parallel zu den Stirnflächen der Polstücke liegen, wird von dem Rand 612 das gebildete erste Schwenklager un­ wirksam. Ein zweites Schwenklager, geschaffen durch den Außen­ rand 620, Fig. 3, oder 622, Fig. 2, eines jeden äußeren Pol­ stückes wird wirksam; während gleichzeitig die Radiallänge von dem wirksamen Schwenklager zu den Antriebsabschnitten 438 des Klappankers vergrößert wird. Der O-Ring 478 ist während der Schwenkbewegung des Klappankers aus der Ruhelage in die Drucklage zu­ sammengedrückt, woraus sich ein erhöhter Frequenzgang mit einigem Verlust von kinetischer Energie der Klappanker ergibt. Wenn die Spulen entregt sind, führen die Federn 436 die Druck­ nadeln 416 in ihre Ruhelage zurück, wobei auch die Klappanker in ihre Ruhelage zurückgeschwenkt werden. Jede Übersteuerung der Klappanker während der Rückkehrbewegung wird durch den Eingriff mit den Gliedern 570 oder 590 begrenzt, so daß auch Rück­ prall und Geräusche im Betrieb eliminiert werden. Es sei her­ vorgehoben, daß die Anordnung so getroffen ist, daß zu der Zeit des Auftreffens der Drucknadeln 416 auf das Papier das äußere Schwenklager 620 oder 622 wirksam ist, so daß maximale Hebel­ kraft sowohl beim Drucken als auch während des anfänglichen Abschnittes der Rückkehrbewegung vorhanden ist. Mit der Be­ festigungseinrichtung 428 ist ein sehr feines, genaues Ein­ stellen des Luftspaltes zwischen den Klappankern und den Pol­ stücken möglich.

Claims (11)

1. Matrixdruckkopf mit über den Umfang verteilten Druck­ nadelantrieben, die je umfassen: ein einen U-Magnet bildendes Paar aus einem radial inneren und äußeren Polstück mit fluchtenden Stirnflächen, einen gegenüber den Stirnflächen liegenden flachen, starren, radial und seitlich gehalterten Klappanker, der um die Kante eines Polstückes aus einer durch einen verstellbaren Ruheanschlag gegebenen Ruheneigung in eine Arbeitsneigung zum Antreiben einer unter Federkraft am inneren Ende des Klappankers angreifenden Drucknadel schwenk­ bar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der U-Magnet (440, 493, 510 ) in Anschlagrichtung weisend ange­ ordnet ist, so daß sich das Schwenklager und der Drucknadel­ eingriff diesseits und jenseits des Klappankers (418) befinden, daß das Schwenklager bezüglich der Ruheneigung die Innenkante des inneren Polstückes (440) ist und bezüglich der Arbeitsneigung auf der Stirnfläche des äußeren Pol­ stückes (493, 510) liegt, und daß der Ruheanschlag (572, 592) ohne Beeinflussung der radialen und seitlichen La­ gerung des Klappankers (418) einstellbar ist.

2. Matrixdruckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß wenigstens eines der Polstücke (440, 510) und der Flansch (452) miteinander formschlüssig und in fester Anlage zueinander verbunden sind.

3. Matrixdruckkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Klappanker (418) mittels einer am Flansch (452) vorgesehenen Auflage- und Führungseinrichtung (470, 486), welche an Abschnitten des Klappankers (418) anliegt, seitlich und radial gehalten ist.

4. Matrixdruckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Polstücke ( 440, 493, 510) und eine Metallplatte (422) einstückig aus­ gebildet sind.

5. Matrixdruckkopf nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (452) und die Metallplatte ( 422) über eine sich durch die Metall­ platte (422) erstreckende auf den einstellbaren Ruheanschlag (572, 592) der Klappanker (418) einwirkende Einstell- und Befestigungseinrichtung (428) miteinander verbunden sind.

6. Matrixdruckkopf nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einstell- und Befestigungseinrichtung eine Schraube (428) ist, welche in eine mittlere Nabe (450) des Flan­ sches (452 ) geschraubt ist und welche eine sich auf der Metallplatte über einen komprimierbaren Ring (588, 608) abstützende Hülse (576, 594) verschiebt.

7. Matrixdruckkopf nach Anspruch 1 und 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der einen elastischen Ring (590) oder eine Ringscheibe (570) einschließende Ruheanschlag am Innen­ ende der verschiebbaren Hülse (576, 594) anliegt.

8. Matrixdruckkopf nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der elastische Ring (590) bzw. die Ring­ scheibe (570) am Außenumfang der am Flansch (452) angeformten Nabe (450) geführt ist.

9. Matrixdruckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß gegenüber der Innenkante des inneren Pol­ stückes (440) ein komprimierbarer O-Ring (478) als stetig wirkendes Gegenlager für den Klappanker (418) in einer Ausnehmung (476) des Flansches (452) gehalten ist.

10. Matrixdruckkopf nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (426) auf dem inneren Polstück (440) oder dem äußeren Polstück (510, 493) angeordnet ist.

11. Matrixdruckkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Rippenabschnitten (474, 482; 454) des Flansches (452) versetzte Kerben (494, 496; 514) mit Anlageflächen (500, 502; 516) für die Stirnfläche des Polstückes (440; 510) vorgesehen sind.