DE3134925C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckhammer für einen Druck­ kopf eines Punktmatrixdruckers entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bekannte Druckhämmer dieser Art (DE 29 37 685 A1) sind extrem dünn ausgebildet, um einerseits das Gewicht des Druckkopfs gering zu halten und um andererseits eine Mehrzahl von eng benachbarten Druckhämmern zwischen zwei stationären Magneten anordnen zu können. Um die Druckhämmer mit der erforderlichen hohen Geschwindigkeit bewegen zu können, muß also deren träge Masse ausreichend gering sein, aber die Konstruktion muß so stabil sein, daß eine ausreichende Anschlagkraft ausgeübt werden kann. Eine besondere Schwierigkeit bedeutet die Be­ festigung des Druckstifts am Trägerrahmen, weil der Druckstift aus einem verschleißfesten Material wie Wolfram besteht, und nicht ohne weiteres mit dem aus Aluminium bestehenden Träger­ rahmen verlötet oder verschweißt werden kann, um eine aus­ reichend feste Verbindung herzustellen. Bei dem bekannten Druckhammer ist deshalb das Ende des am Trägerrahmen zu be­ festigenden Druckstifts umgebogen und eine im Rahmen vorge­ sehene Öffnung soll das Anlöten des Druckstifts ermöglichen. Ein Nachteil dieser bekannten Befestigungsart besteht darin, daß die Befestigung einerseits nicht ausreichend zuverlässig ist und daß dadurch andererseits die Dicke des Hammers ver­ größert wird.

Um eine möglichst zuverlässige Befestigung derartiger Druck­ stifte zu erzielen, ist es ferner bereits bekannt, den be­ treffenden Druckstift stirnseitig formschlüssig in Sackloch­ bohrungen in dem Träger abzustützen und durch elastisch ver­ formbare Mittel, die aus einem Rohreinsatz, aus schraubenförmig gewundenem Draht oder aus einer elastischen Spannhülse bestehen, an den zylindrischen Seitenwandungen der Sacklochbohrung zu haltern (DE 24 39 098 A1). Dabei wird jedoch als nachteilig angesehen, daß der Träger ver­ hältnismäßig dick ausgebildet werden muß. Für die Verbindung feinmechanischer Teile ist es ferner bekannt (Bauelemente der Feinmechanik von Richter, Voss, Kozer, Verlag Technik Berlin 1964, Seiten 55, 166), Präge- oder Lötmaßnahmen vorzusehen. Derartige Verbindungen sind jedoch nicht ohne weiteres für die Herstellung eines Druckhammers übernehmbar, zumal dadurch eine ausreichende Festigkeit in Stoßrichtung nicht erzielbar wäre. Außerdem verursacht eine Lötverbindung eine nicht wünschenswerte Erhöhung des Gewichts eines Druckhammers.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, die Befestigung des Druckstifts an einem möglichst dünnen Druckhammer der eingangs genannten Art derart durchzuführen, daß sie bei ausreichender Festigkeit schmal ausfällt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist deshalb darin zu sehen, daß im Gegensatz zu zahlreichen, verhältnismäßig komplizierten Vorschlägen eine einfachere und zuverlässigere Befestigung ohne zusätzliche Einrichtungen möglich ist.

Anhand der Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Druckkopf, in dem mehrere Druckhämmer gemäß der Erfindung angeordnet sind;

Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 eine ausgezogene isometrische Ansicht des Druckhammers in Fig. 2;

Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4 in Fig. 2 und

Fig. 5 eine Schnittansicht entlang der Linie 5-5 in Fig. 2.

Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Druckkopf hat eine Stützstruktur mit einem im wesentlichen ebenen Bodenglied 10, einem oberen Glied 12, zwei vertikalen Seitengliedern 14, 16 und einem vorderen Glied 17. Zwischen den Seitengliedern 14 und 16 sind zwei Permanentmagnete 18, 20 angeordnet. Zwischen den Permanentmagneten 18 und 20 sind vier Gruppen von Druckhämmern 22 angeordnet, wobei jede Gruppe vorzugsweise sieben Hämmer ent­ hält. Zwischen den Hammergruppen sind drei zusätzliche Magnete 24, 26 und 28 angeordnet, die mit den Magneten 18 und 20 ausge­ richtet sind. Die Magnete 24, 26 und 28 dienen dazu, das Magnet­ feld zwischen den Magneten 18 und 20 derart auszubilden, daß die Feldstärke quer zu allen Hämmern 22 praktisch gleichförmig ist.

Am rechten Ende des Bodenglieds 10 sind zwei vertikale Stützarme 30, 32 mit einem derartigen Abstand voneinander angeordnet, daß die Enden der Druckhämmer 22 dazwischen vorgesehen werden können. Durch die Stützarme 30, 32 verläuft eine Achse 34, an der die Enden der Druckhämmer 22 freitragend angeordnet sind. Jeder Druckhammer 22 ist über zwei Zuleitungen 36 mit einer nicht dargestellten elektrischen Be­ tätigungsschaltung verbunden.

Wie am besten aus Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, weist jeder Druckham­ mer 22 einen im wesentlichen rechteckförmigen Trägerrahmen 38 mit einer Öffnung 40 auf. Die Öffnung 40 dient zur Aufnahme einer flachen, aus mehreren Wicklungen bestehenden Spule 42. Die Spule 42 weist eine Öffnung 44 auf. Der Trägerrahmen 38 bildet deshalb des Spulenträgerteil des Hammers 22.

Der Trägerrahmen 38 ist über einen sich verjüngenden Halsteil 46 mit einem flexiblen länglichen Stützteil 48 verbunden, der zum Abstützen des Druckhammers 22 an der Stützstruktur des Druckkopfs dient. Der Stützteil 48 weist eine Ausnehmung 50 zur Aufnahme von Zu­ leitungen 36 zur Verbindung der Spule 42 mit der elektrischen Antriebsschaltung auf.

Am rechten Ende des Stützteils 48 in Fig. 2 und 3 ist ein gegabel­ ter Teil 52 mit einer zentralen Öffnung vorgesehen, durch die die Achse 34 verläuft, an der der Druckhammer 22 freitragend an dem Druckkopf angeordnet ist. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist das Bodenglied 10 mit einer rechteckförmigen Öffnung 54 versehen, die derartig ausgebildet ist, daß die Bodenteile der gegabelten Teile 52 darin aufgenommen werden können. In dieser Weise ist eine richtige Positionierung des gegabelten Teils 52 und damit des Druckhammers 22 relativ zu der Stützstruktur gewährleistet.

Auf beiden Seiten des Trägerrahmens 38 sind Schichten 58, 60 aus einem wärmeleitenden Material befestigt, die zur Wärmeabfuhr dienen. Die Schicht 58 ist rechteckförmig ausgebildet, besteht vorzugsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung und weist eine Schichtdicke von etwa 0,025 mm auf. Der Außenumfang der Schicht 58 fällt etwa mit dem Außenumfang des Trägerrahmens 38, an dem sie befestigt ist, zusammen. Die Schicht 58 weist eine zentrale Öffnung 62 entsprechend der Öffnung 44 in der Spule 42 auf. Der Abstand zwischen dem Umfang der Schicht 58 und der Kante der Öff­ nung 62 ist gleich oder größer als die entsprechenden Abmessungen des Trägerrahmens 38 und der Spule 42. Die Schicht 58 bedeckt deshalb die Seite des Trägerrahmens 38 und er­ streckt sich über einen Teil der Öffnung 40, um auch eine Seite der Spule 42 abzudecken.

An der gegenüberliegenden Seite des Trägerrahmens 38 ist die wie die Schicht 58 ausgebildete Schicht 60 befestigt. Bei ihr erstreckt sich zusätzlich ein länglicher Teil 64 aus­ gerichtet mit dem Stützteil 48 des Druckhammers 22. Der Zweck des länglichen Teils 64 des Glieds 60 besteht darin, die Ausneh­ mung 50 abzudecken, so daß die darin angeordneten Zuleitungen 36 vollständig umhüllt sind, um ein Verwickeln oder Beschädigungen der Zuleitungen 36 zu vermeiden. Die Schicht 60 weist eine Öffnung 66 auf, die der Öffnung 44 der Spule 42 entspricht und so ausge­ bildet ist, daß die andere Seite des Trägerrahmens 38 und der Spule 42 abgedeckt wird. Die beiden Schichten 58, 60 weisen eine verhält­ nismäßig glatte Außenfläche 68, 70 auf.

Von der Unterseite des Trägerrahmens 38 ragt ein Trägerteil 72 vor, an dem ein Druckstift 74 befestigt ist. Der Druckstift 74 erstreckt sich nach unten durch ein Lager 76, das auf der Unter­ seite des Druckkopfs an dem Glied 10 angrenzend an das zu druc­ kende Papier 79 angeordnet ist. Das Lager 76 weist eine Anzahl von Öffnungen 78 auf, durch die sich die betreffenden der Druck­ stifte 74 an jedem der Druckhämmer 22 erstrecken. Das Lager 76 dient deshalb dazu, die Anschlagenden der Druckstifte 74 in der vorherbe­ stimmten Anordnung genau zu führen.

Der Druckhammer 22 besteht vorzugsweise aus Aluminium, weil die­ ses Material ein geringes spezifisches Gewicht und eine gute Fle­ xibilität aufweist. Ferner kann der Druckhammer 22 aus einer Aluminium­ schicht verhältnismäßig einfach ausgestanzt werden. Der Druck­ stift 74 besteht vorzugsweise aus Wolfram oder dergleichen Materi­ al, das eine gute Abriebfestigkeit aufweist. Eine Abnutzung des Druckstifts 74 wird in der Hauptsache beim Anschlag verursacht. Durch eine wesentliche Abnutzung des Anschlagendes würde die Schärfe der ausgedruckten Punkte verringert, so daß es unter Um­ ständen vorkommen kann, daß überhaupt kein Punkt gedruckt wird. Es ist deshalb erforderlich, daß die Druckstifte 74 eine gute Abrieb­ festigkeit aufweisen.

Eine Schwierigkeit bei bekannten Verfahren zur Befestigung des Druckstifts 74 mit Hilfe von Klebstoff oder Lötmittel besteht darin, daß dabei die Verbindungsstelle des Druckstifts 74 aus Wolfram und des Trägerrahmens 38 aus Aluminium in vielen Fällen nicht zufrieden­ stellend ist. Die Verbindung zwischen dem Trägerrahmen 38 und dem Druckstift 74 muß ausreichend steif und stark sein, damit durch die schnellen Hammerbewegungen verursachte Kräfte aufgenommen werden können. Ferner sollte die Verbindungsstelle derart ausgebildet werden, daß die Breite oder Masse des Druckhammers 22 an der Verbindungs­ stelle möglichst nicht erhöht wird.

Wie am besten aus Fig. 2 und 5 ersichtlich ist, ist der Trägerteil 72 des Druckhammers 22 länglich in Bewegungsrichtung ausgebildet. Ent­ lang der Mittellinie des Trägerteils 72 ist eine Ausnehmung 80 ausgebildet, von welcher der Druckstift 74 aufgenommen wird. Die Aus­ nehmung 80 ist länglich in Richtung der Bewegung des Druckstifts ausgebildet und seitlich durch koplanare Abschnitte begrenzt. Die Ausnehmung 80 wird dadurch hergestellt, daß eine Anzahl von Einschnitten in gleichen Abständen in einer Richtung senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Druckstifts 74 ausgebildet wird, um eine Anzahl von Klemmelementen 82 zu bilden, die sich ebenfalls parallel zueinander erstrecken. Die Klemmelemente 82 werden relativ zu der Mittellinie vorgebogen oder zurückgebogen, was in einfacher Weise durch Ausstanzen oder durch Krimpen des Trägerteils 72 erfolgen kann.

Gemäß Fig. 5 sind die Klemmelemente 82 abwechselnd vorgebogen bzw. zurückgebogen. Dadurch wird die längliche Ausnehmung 80 ausgebildet, in welche der Druckstift 74 eingesetzt und durch Reibungskräfte durch die Klemmelemente 82 gehaltert wird. Das obere Ende des Druckstifts 74 liegt an der durch den obersten Einschnitt 83 (Fig. 4) gebildeten Kante 83 a an, so daß die Stoßkraft beim Anschlag von dem Trägerrahmen 38 aufgenommen wird. Deshalb wird der Druckstift 74 in der Ausnehmung 80 durch die Klemm­ elemente 82 eingeklemmt, die abwechselnd auf gegenüberliegenden Seiten des Druckstifts 74 angreifen. Zur weiteren Verbesserung der Befestigung des Druckstifts 74 an den Klemmelementen 82 kann eine dünne Klebstoffschicht vorgesehen werden. Diese Klebstoffschicht kann so dünn ausgebildet werden, daß dadurch die Dicke des Trä­ gerrahmens 38 praktisch nicht erhöht wird. Eine derartige Konstruk­ tion gewährleistet eine starre und starke Verbindung zwischen dem Druckstift 74 aus Wolfram und dem Trägerteil 72 aus Aluminium.

Die Dicke des Trä­ gerrahmens 38 kann etwa 0,4 mm betragen. Da die Dicke jeder der Schichten 58, 60 nur etwa 0,025 mm betragen kann, wird dadurch die Gesamt­ dicke nur um etwa 0,05 mm erhöht. Da der Trägerrahmen 38 eine Dicke von 0,4 mm aufweist, hat auch der nächste Trägerteil 72 eine ent­ sprechende Dicke. Nach dem Ausbiegen der Klemmelemente 82 in ent­ gegengesetzten Richtungen relativ zu der Mittellinie der Ausnehmung 80 werden diese derart zusammengedrückt, daß die zentralen Bereiche davon, die an dem Druckstift 74 angreifen, eine verringerte Dicke von etwa 0,075 mm aufweisen. Selbst wenn die Klemmelemente 82 richtig auf gegenüberliegenden Seiten des Druckstifts 74 angeordnet sind, dessen Durchmesser etwa 0,33 mm beträgt, beträgt die Gesamtdicke des Trägerteils 72 im dick­ sten Bereich etwa 0,475 mm, also nur etwa 0,025 mm mehr als die Dicke des Trägerrahmens 38 mit den daran befestig­ ten Schichten 58, 60. Die Dicke jedes der Klemmelemente 82 plus dem Radius des Druckstifts 74 ist deshalb etwa gleich der Hälfte der Dicke des Trägerrahmens 38. Durch eine derartige Konstruktion der Verbindungsstelle wird deshalb die Dicke des Druckhammers 22 nicht we­ sentlich erhöht. Da keine Fremdsubstanzen, gegebenenfalls mit Ausnahme einer dünnen Klebstoffschicht, verwendet werden müssen, um den Druckstift 74 zu befestigen, wird deshalb durch diese Verbin­ dungskonstruktion nur eine geringfügige zusätzliche Masse hinzu­ gefügt.

Auf der Oberseite des Trägerrahmens 38 ist ausgerichtet mit dem Trägerteil 72 ein Anschlag 84 ausgebildet, der mit einem die Be­ wegungsenergie des Druckhammers 22 aufnehmenden Anschlag 86 auf der Un­ terseite des oberen Glieds 12 zusammenarbeitet, um die Rückwärts­ bewegung des Druckhammers 22 zu begrenzen. Eine richtige Ausrichtung des Trägerteils 72 und damit des Druckstifts 74 mit dem Anschlag 84 relativ zu dem Trägerrahmen 38 ist sehr wichtig, um eine genaue Arbeitsweise des Druckhammers 22 zu gewährleisten.

Eine Analyse auftretender Kräfte zeigt, daß der gefährdete Teil zwischen dem Halsteil 46 und dem Stützteil 48 aufgrund von Torsionsschwingungen abbrechen kann, die nach einem Anschlag auf­ treten können. Derartige Torsionsschwingungen nach einem Anschlag treten nicht auf, wenn der Druckstift 74 an dem Druckhammer 22 entlang einer Linie angeord­ net wird, die durch den Schwerpunkt des Druckhammers 22 verläuft. Bei einer derartigen Anordnung ist es nicht erforderlich, den ge­ fährdeten Teil des Druckhammers 22 zu verstärken, um eine Bruchge­ fahr wegen der sonst vorhandenen Torsionsschwingungen zu vermei­ den. Bei der genannten Anordnung kann deshalb der Druckhammer 22 grö­ ßere Stoßkräfte aushalten.

Die Lage des Schwerpunkts des Druckhammers 22 kann durch Ermittlung des Zentrums der rotierenden Masse berechnet werden. Dies kann nähe­ rungsweise dadurch erfolgen, daß entweder die Bewegung des Druckhammers 22 analog zu einer Pendelbewegung betrachtet wird, oder daß bekannte Formeln für freitragende Träger verwendet werden.

Claims (4)

1. Druckhammer für einen Druckkopf eines Punktmatrixdruckers, der zwischen einer durch einen Anschlag begrenzten Ausgangslage und einer Drucklage aufgrund elastischer Aufhängung mittels eines Stützteils in einem Magnetfeld auslenkbar ist, der einen flachen Trägerrahmen mit einer für eine Spule vorgesehenen Öffnung und einen an ihm befestigten, sich in Bewegungsrichtung und in seiner Mittel­ ebene erstreckenden Druckstift aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß an einem am Trägerrahmen (38) angeformten Trägerteil (72) eine seitlich durch koplanare Abschnitte (72 a, 72 b) begrenzte längliche Ausnehmung (80) vorge­ sehen ist, daß durch eine Anzahl von im Abstand zueinander angeordneten Schlitzen in dem Trägerteil (72) Klemmelemente (82) ausgebildet sind, die sich zwischen den Abschnitten (72 a, 72 b) und über die Ausnehmung (80) er­ strecken, daß die Klemmelemente (82) jeweils an gegenüberliegenden Seiten des Druckstifts (74) angreifen und daß eine Kante (83 a) den Grund der Ausnehmung (80) begrenzt, gegen den das Ende des Druckstifts (74) anstößt.

2. Druckhammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Trägerteils (72) im Bereich der Klemmelemente (82) angenähert gleich der Dicke der koplanaren Abschnitte (72 a, 72 b) ist.

3. Druckhammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (80) entlang einer durch den Schwerpunkt des Druckhammers (22) verlaufenden Linie angeordnet ist.

4. Druckhammer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberseite des Trägerrahmens (38) ein Anschlag (84) in einer mit dem Druckstift (74) ausgerichteten Lage vorgesehen ist.