DE3133083C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Drahtmatrix-Druckkopf mit einer Mehrzahl von Elektromagneten nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein derartiger Drahtmatrix-Druckkopf mit einer Mehrzahl von Elektromagneten ist aus der DE 80 05 330 U1 bekannt. Die Elektromagnete dieses bekannten Drahtmatrix-Druckkopfes besitzen jeweils einen U-förmigen Kern aus ferroelektri­ schem Material mit einem außenliegenden Polteil von im we­ sentlichen rechteckigem Querschnitt und einem innenliegen­ den Polteil sowie eine Erregerwicklung. Es ist ferner ein Wärmeableitkörper zum Ableiten von Wärme und zur Aufnahme der Elektromagnete vorhanden, der ein zylindrisches Rohr aus einem nichtmagnetischen Material und einen Füllblock umfaßt, der das Rohr ausfüllt und die Kerne und die Wick­ lungen der Elektromagnete umbettet, und der eine zentrale Bohrung aufweist, wobei die außenliegenden Polteile und die innenliegenden Polteile radial innerhalb des Rohres ange­ ordnet sind.

Der Hauptteil der Wärmeabführung erfolgt bei dieser bekann­ ten Konstruktion jedoch durch eine an der einen Stirnseite des Wärmeableitkörpers vorgesehenen Metallplatte, in welche die Kerne der Elektromagneten mit ihren außenliegenden Pol­ teilen eingesetzt sind.

Aus der DE 23 35 547 A1 ist ebenfalls ein Drahtmatrix- Druckkopf bekannt, bei welchem jeder der die Druckdrähte antreibenden Elektromagneten aus einem zylindrischen Kern besteht, der von einem rohrförmigen Mantel umgeben ist, der aus ferromagnetischem Material besteht und einen zylindri­ schen Spalt festlegt sowie mit einem zylindrischen Anker, der mit dem dem jeweiligen Elektromagneten zugeordneten Druckdraht mittels eines Federelements verbunden ist. Auch dieser bekannte Drahtmatrix-Druckkopf ist mit einem Wärme­ ableitelement ausgestattet, welches aus einem massiven Alu­ miniumblock besteht, der mit einer Mehrzahl von randseitig vorgesehenen Schraubengängen versehen ist, in welche die rohrförmigen Mäntel der Elektromagneten eingeschraubt sind, um eine Ableitung der während des Druckbetriebs anfallenden Wärme zu gewährleisten. Dieser bekannte Druckkopf ist je­ doch aufgrund seines vergleichsweise komplexen Aufbaus teu­ er in der Herstellung und auch kompliziert zu fertigen. Bei Verwendung einer großen Anzahl von Druckdrähten ergeben sich Probleme, da in diesem Fall die rohrförmige Gestalt der Elektromagneten keine optimale Ausnützung des kreisför­ migen Abschnitts des Aluminiumblocks erlaubt. Auch wird bei dieser bekannten Konstruktion die Wärmeübertragung von den Elektromagneten zu dem Wärmeableitelement durch den genann­ ten Luftspalt behindert.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, einen Drahtmatrix-Druckkopf der angegebenen Gattung zu schaffen, der eine sehr kompakte Konstruktion hat, während gleichzeitig ein sehr gutes Ableiten der von der Erregung der Wicklungen der die Drähte steuernden Elektromagnete hervorgerufenen Wärme ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeich­ nungsteil des Patentanspruches 1 aufgeführten Merkmale ge­ löst.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungs­ beispiels näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen die Erfindung verkör­ pernden Drahtmatrix-Druckkopf;

Fig. 2 einen Schnitt auf der Linie 2-2 in Fig. 1; und

Fig. 3 eine teilweise im Schnitt dargestellte Rückansicht des Druckkopfes.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist der Druckkopf 10 eine vordere Führung 11 aus Kunststoff auf, in der eine Vielzahl von Druckdrähten 12 aus Metall axial gleitbar montiert ist (vgl. auch Fig. 2). Bei dem vorliegend beschriebenen spe­ ziellen Ausführungsbeispiel sind sechzehn Drähte vorhanden, deren vordere Druckenden 14 in zwei parallelen Spalten aus­ gerichtet sind, die zueinander um eine Hälfte des Draht-zu- Draht-Abstands versetzt sind, um ein Punktdrucken mit hoher Schärfe zu besorgen. Bei einer vereinfachten, vorliegend nicht beschriebenen Abwandlung kann die Zahl der Druckdrähte sieben oder neun betragen, deren Druckenden in diesem Fall in einer einzigen Spalte ausgerichtet sind.

Die Führung 11 ist derart ausgebildet, daß sie einen Boden 15, eine Rückwand 16 und zwei Seitenwände 17 und 18 umfaßt, zwischen denen Querplatten 19 angeordnet sind, die mit Durch­ gangsbohrungen versehen sind, welche die Druck-Drähte 12 dadurch führen, daß sie ein Bewegen derselben nach der Seite hin verhindern. Die Druckenden 14 der Druck-Drähte 12 werden von einer Lochplatte 21 geführt, die auf dem vorderen Ende der Führung 11 angeordnet ist. Hinten wird jeder Druck-Draht 12 (Fig. 2) von der Wand 16 geführt, und sein hinteres Ende ist mit einem Kopf 26 aus Kunststoff starr verbunden, mit dem eine Spiralfeder 27 zusammenarbeitet, die, wenn sie sich in Ruhestellung befindet, den entsprechenden Druck-Draht 12 in einer unwirksamen, zurückgezogenen Stellung hält. Ein Deckel 28 ist auf der Führung 11 abnehmbar angebracht.

Eine Vielzahl von den Druck-Drähten 12 zugeordneten Betriebselektromagneten 30 ist an der Rückseite der Führung 11 angebracht. Insbesondere umfaßt jeder Elektromagnet 30 einen Kern 31 aus ferromagnetischem Material, der in Form eines U gestaltet und mit einem Polteil 37 von dreieckigem Querschnitt und einem Polteil 38 von rechteckigem Querschnitt versehen ist; eine um das Polteil 37 gewickelte Erregerwicklung 32 und einen Anker 33, der den Polflächen 34 und 35 der Polteile 37 und 38 zugewandt ist. Die Kerne 31 werden beispielsweise durch Sinterung ferromagnetischer Pulver hergestellt; dadurch kann die vorstehend beschriebene Gestaltung zu niedrigen Kosten erhalten werden. Die Kerne 31 und die Wicklungen 32 aller sechzehn Elektromagnete 30 (Fig. 3) sind um die Innenwand eines Rohrs 36 aus einem nichtmagnetischen Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise gesintertem Aluminium, im Abstand angeordnet und in einen einzigen Harzblock bzw. Füllblock 39 eingebettet, der an der Innenwand des Rohrs 36 haftet.

Das Rohr 36 ist derart ausgebildet, daß es innere axiale Sitze 40 besitzt, die im gleichen Winkelabstand voneinander angeordnet und in die die Polteile 38 der Kerne 31 eingepaßt sind, und daß es äußere radiale Kühl-Rippen 41 zur besseren Ab­ leitung der von den Elektromagneten 30 während des Betriebs des Kopfes 10 entwickelten Wärme einschließt.

Des weiteren ist eine gedruckte, die Speiseleiter für die Wicklungen 32 enthaltende Schaltung 42 in den Harzblock 39 eingebettet, und ihr unterer Teil 43, der die Klemmen der Speiseleiter enthält, ist für die Verbindung mit einer Steckerleiste eingerichtet.

Der Harzblock 39, das Aluminiumrohr 36, die gedruckte Schal­ tung 42, die Kerne 31 und die Wicklungen 32 bilden eine einzige homogene Einheit 44 (Fig. 1), die auf die nachste­ hend im einzelnen beschriebene Weise vorher zusammengebaut werden kann.

Der Harzblock 39 (Fig. 2) hat eine mittlere Durchgangsboh­ rung 47, in der das hintere Ende der Führung 11 untergebracht ist. Um eine Relativdrehung zwischen der Einheit 44 und der Führung 11 zu verhindern, ist letztere mit einem unteren Keil 48 versehen, der in einer entsprechenden Nut 49 im Füll­ block 39 untergebracht ist. Die Lage der Führung 11 in axialer Richtung mit Bezug auf die Einheit 44 wird von einer quergerichteten Schulter 50 der Führung 11 bestimmt, die derart angeordnet ist, daß sie gegen eine Vorderwand 51 des Harzblocks bzw. Füllblocks 39 stößt, über eine oder mehrere entfernbare Zwischenlegscheiben 52, die jeweils eine vorbestimmte Dicke, beispielsweise ein Hundertstel eines Millimeters, aufweisen.

Die Anker 33 aller sechzehn Elektromagnete 30 sind im gleichen Winkelabstand voneinander im Inneren einer einzigen hinteren Anker-Halterung 55 aus Kunststoff angeordnet, die im wesentlichen zylinderförmig ausgebildet und deren Boden 54 mit der Führung 11 mittels einer Schraube 56 und einer Kappen­ mutter 57 verbunden ist.

Jeder Anker 33 hat ein inneres Ende 58 (Fig. 3), das verjüngt ist und zwischen zwei Elementen 59 der Anker-Halterung 55 geführt ist. Jedes Ende 58 steht mit einem entsprechenden Kopf 26 seines Druckdrahts 12 in ständiger Berührung.

Wenn die Elektromagnete 30 nicht erregt sind, werden die Anker 33 zu den Polflächen 34 und 35 der Kerne 31 durch die Wirkung der Spiralfedern 27 geneigt gehalten. Ein Ring 60 aus elastischem Material, der auf der Anker-Halterung 55 in der Nähe ihres Umfangs angebracht ist, hält sämtliche Anker 33 mit den entsprechenden Magnetkernen 31 in Berührung und, genauer gesagt, gegen die Polflächen 35 der Polteile 38.

Wenn sich die Anker 33 unter der Wirkung der Federn 27 auf den Köpfen 26 im Ruhezustand befinden, liegen sie alle gegen einen zweiten Ring 62 aus elastischem Material an, der auf der Anker-Halterung 55 in einer Lage angebracht ist, die mit den inneren Enden 58 der Anker 33 übereinstimmt.

Eine Scheibe 63 aus Kunststoff, beispielsweise Mylar (Warenzeichen), mit einer Dicke von wenigen Hundertsteln eines Millimeters ist zwischen den Magnetkernen 31 und den Ankern 33 angeordnet und liegt stets gegen die Polflächen 34 und 35 an, um den kleinsten Spalt zwischen den Ankern und den Kernen genau zu bestimmen.

Die hintere Anker-Halterung 55 hat zwei Rippen 65 (Fig. 1), die zwischen zwei Schultern 66 und 67 des zylindrischen Rohres 36 eingesetzt sind, um die Anker-Halterung 55 mit Bezug auf die Einheit 44 in einem Winkel zu positionieren und eine Relativdrehung zwischen diesen beiden letzteren zu verhindern.

Die vorher beschriebene Einheit 44 wird auf folgende Weise zusammengebaut. Die gedruckte Schaltung 42 (Fig. 2 und 3) wird am vorderen Ende des Rohres 36 auf irgendeine bekannte Weise, beispielsweise durch in der Zeichnung nicht dargestellte Schrauben, befestigt. Dann werden die Polteile 38 der Magnetkerne 31 (Fig. 3) in die betreffenden Sitze 40 eingesetzt.

Anschließend wird eine Erregerwicklung 32 über jedes innere Polteil 37 der Kerne 31 geschoben, und ihre Enden werden mit den darunterliegenden Leiterbahnen der gedruckten Schaltung 42 verlötet. Schließlich werden die auf diese Weise aneinandergefügten Elemente in das den Füll-Block 39 bildende Isolierharz eingebettet, der dann weiter maschinell bearbeitet wird, damit er die beschriebene, in der Zeichnung dargestellte Form annimmt. Insbesondere wird eine der Vorderwand 51 gegenüberliegende vordere Rückfläche 69 so geschliffen, daß sämtliche Polflächen 34 und 35 in einer einzigen Ebene rechtwinklig zur Achse des Rohrs 36 und ohne irgendwelche Vorsprünge liegen. Dies bedeutet, daß die Scheibe 63, die zwischen den Kernen 31 und den Ankern 33 angeordnet ist, in einer einzigen Ebene liegt und keine bevorzugten Zieh- und daher Brechzonen aufweist. Die zentrale Bohrung 47 wird ebenfalls geschliffen, damit die vordere Führung 11 präzisionsgeführt wird.

Der vorbeschriebene Druckkopf 10 ist für die Anordnung auf einem Wagen 70 (Fig. 1 und 2) eines Seriendruckers bekannter Art, beispielsweise der in der europäischen Patentanmeldung Nr. 8 13 02 387.6 der Anmelderin beschriebenen Art, eingerichtet. Der Wagen 70 kann aus Kunststoff hergestellt sein und ist auf Führungen 71 parallel zu einer Schreibwalze 72 verschiebbar. Zur korrekten Positionierung des Kopfes 10 auf dem Wagen 70 ist der Boden 15 der Führung 11 mit zwei zylindrischen Zapfen 74 versehen, die in entsprechende Bohrungen 75 im Wagen 70 einzustecken sind. Zum lösbaren Befestigen des von den Zapfen positionierten Kopfes 10 auf dem Wagen 70 sind drei Schrauben 76 vorgesehen.

Der Betrieb des erfindungsgemäßen Druckkopfes 10 findet auf bekannte Weise durch Bewegen des Wagens 70 parallel zur Schreibwalze 72 und wahlweises Betätigen der Elektromagnete 30 statt, die die Drähte 12 veranlassen, Druckfarbe von einem zwischen den Druckenden 14 der Drähte 12 und der Schreibwalze 72 angeordneten Band 77 auf einen von der Schreibwalze 72 getragenen Bogen 78 zu übertragen. Genauer gesagt, wird imner dann, wenn eine der Wicklungen 32 mit Strom gespeist wird, ein magnetischer Fluß im Kern 31 erzeugt, der ein Anziehen des entsprechenden Ankers 33 auf die Polflächen 34 und 35 zu bewirkt. Dies führt zur Axialbewegung des diesem zugeordneten Druck-Drahtes 12, und dieser setzt seine Bewegungsbahn auf die Schreibwalze 72 zu ballistisch fort, selbst nachdem der Anker 33 gegen die zwischen ihm und dem Kern 31 angeordnete Scheibe 63 arretiert wurde. Nachdem ein Punkt auf den Bogen 78 gedruckt worden ist, bewirkt die Reaktionskraft eine Rückkehr des Druck-Drahtes 12 auf seine Ruhestellung zu. Da die Wicklung 32 in dem Moment entregt wurde, in dem der Anker 33 die Scheibe 63 erreichte, führt die Feder 27 den Druck-Draht 12 und den Anker 33 in die Ruhestellung gegen den elastischen Ring 62 zurück.

Bei dem die Erfindung verkörpernden Druckkopf 10 ist es möglich, die Entfernung sämtlicher sechzehn Druck-Drähte 12 von der Schreibwalze 72 zu verändern, ohne den Kopf vom Wagen 70 abzunehmen. In dieser Hinsicht wird, wenn die Anzahl der zwischen der Einheit 44 und der vorderen Führung 11 angeordneten Abstandshalterscheiben 52 erhöht oder vermindert wird, die Entfernung der Druck-Drähte 12 von der Schreibwalze 72 jeweils vergrößert oder verringert, während die Bedingungen zwischen den Druck-Drähten 12 und den Elektromagneten 30 unverändert aufrechterhalten werden.

Daß sämtliche Magnetkerne 31 auf dem Rohr 36 angebracht sind, wobei sich ihre jeweiligen Metallflächen in direkter Berührung mit demselben befinden, und daß eine Harzfüllung vorhanden ist, heißt, daß die Wärmeübertragung leicht gemacht ist und das Rohr als wirksamer Ableiter der von dem Stromfluß durch die Erregerwicklungen 32 erzeugten Wärme wirkt. Außerdem verbessert das Vorhandensein der radialen Kühl-Rippen 41 die Wärmeübertragung zwischen dem Kopf und der äußeren Umgebung. Vom Gesichtspunkt der Ableitung der von der Erregung der Wicklungen 32 erzeugten Wärme ist die Einheit 44 völlig selbstversorgend, und ihr Temperaturanstieg über den Umgebungswert ist sehr gering. Dies bedeutet, daß der Drahtmatrix-Druckkopf auch auf Kunststoffwagen angebracht werden kann, ohne daß Gefahr besteht, daß diese wegen der während des Betriebs entwickelten Wärme beschädigt werden.

Claims (6)

1. Drahtmatrix-Druckkopf mit einer Mehrzahl von Elektromagneten (30), von denen jeder einen U-förmigen Kern (31) aus ferroelektrischem Mate­ rial mit einem außenliegenden Polteil (38) im wesentli­ chen rechteckigen Querschnitts und einen innenliegenden Polteil (37) sowie eine Erregerwicklung (32) umfaßt, und einem Wärmeableitkörper zum Ableiten von Wärme und zur Aufnahme der Elektromagnete (30), der ein zylindrisches Rohr (36) aus einem nichtmagnetischen Material und einen Füllblock (39) umfaßt, der das Rohr (36) ausfüllt und die Kerne (31) und die Wicklungen (32) der Elektromagne­ te (30) umbettet, und der eine zentrale Bohrung (47) aufweist, wobei die außenliegenden Polteile (38) und die innenliegenden Polteile (37) radial innerhalb des Rohres (36) angeordnet sind, gekennzeichnet durch
eine Mehrzahl axialer Sitze (40) im wesentlichen recht­ eckförmigen Querschnittes mit zusätzlichen sich axial erstreckenden Rippen, die als radiale Ausnehmungen in der Innenwandung des Rohres (36) ausgebildet sind und in die die außenliegenden Polteile (38) formschlüssig ein­ gepaßt sind, wobei die Erregerwicklungen (32) auf die innenliegenden Polteile (37) aufgewickelt sind,
eine Führung (11) zur axialen Aufnahme einer Mehrzahl von Druckdrähten (12), wobei ein Endabschnitt der Füh­ rung (11) in der zentralen Bohrung (47) des aus einer Harzfüllung gebildeten Füllblocks (39) eingepaßt ist, und wobei die Druckdrähte (12) durch entsprechende be­ wegliche Anker (33) des Elektromagneten (30) betätigbar sind,
eine Ankerhalterung (55), die mit den Ankern (33) und einem ersten axialen Ende des Wärmeableitkörpers verbun­ den ist, um die Anker (33) mit Endflächen der innen- und außenliegenden Polteile (37, 38) im Betätigungseingriff zu halten, und
eine Befestigungseinrichtung (56, 57) zum Verbinden des Endabschnitts der Führung (11) mit der Ankerhalterung (55), um die Ankerhalterung (55) und die Führung (11) gegen das erste und das zweite axiale Ende des Wärme­ ableitkörpers festzulegen.

2. Druckkopf nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Printplatte (42), die am zweiten Ende des Wärmeableitkörpers in den Füllblock (39) eingebettet und elektrisch an die Erre­ gerwicklung (32) angeschlossen ist.

3. Druckkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anker­ halterung (55) einen außenliegenden Endabschnitt der Anker (33) in Berührung mit den Endflächen der außenlie­ genden Polteile (38) der Elektromagnete (30) und einen innenliegenden Endabschnitt der Anker (33) beabstandet von den Endflächen der innenliegenden Polteile (37) der Elektromagnete (30) und in Berührung mit einem Ende der Druckdrähte (12) hält.

4. Druckkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (11) eine quergerichtete Schulter (50) und die Befesti­ gungseinrichtung (56, 57) eine Mutter (57) und eine Schraube (56) umfaßt, wobei diese Elemente mit einer zentralen Fläche der Ankerhalterung (55) und dem Endab­ schnitt der Führung (11) zusammenwirken, um die Anker­ halterung (55) und die Schulter (50) gegen Flächen des Rohrs (36) und des Füllblocks (39) zu halten, welche die ersten und zweiten Enden des Wärmeableit-Körpers festle­ gen.

5. Druckkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die innen­ liegenden Polteile (37) einen im wesentlichen dreiecki­ gen Querschnitt aufweisen, wobei die Spitze des Dreiecks zur Längsachse der Führung (11) weist.

6. Druckkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch an der Außenfläche des Rohrs (36) des Wärmeableit-Körpers ausgebildete Kühlrippen (41).