DE3243477A1

DE3243477A1 - Nadeldruckkopf fuer matrixdrucker

Info

Publication number: DE3243477A1
Application number: DE19823243477
Authority: DE
Inventors: Bernd Dipl.-Ing. Gugel (FH), 7900 Ulm; Harald Dipl.-Ing. Niebel (FH), 7913 Senden
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1982-11-22
Filing date: 1982-11-22
Publication date: 1984-05-24
Also published as: US4552471A; DE3243477C2; EP0112275B1; DE3362456D1; JPS5996975A; EP0112275A1; JPH0227947B2

Description

Die Erfindung betrifft einen Nadel druckkopf für Matrixdrucker mit einem Spulenträger, der über den Umfang verteilte Magnetjoche aufweist, denen jeweils eine Elektromagnetspule und ein Magnetanker zugeordnet sind, welcher mit dem hinteren Ende einer Drucknadel verbunden ist, mit deren vorderem Ende Druckpunkte auf einem Aufzeichnungsträger durch selektives Bestromen der Elektromagnetspulen erzeugbar sind, und mit im Kernbereich des Spulenträgers vorgesehenem scheibenförmigem Dauermagnet.

Derartige Nadel druckköpfe erzielen Druckgeschwindigkeiten, die gleich derjenigen von langsamen Zeilendruckern sind (600 Zeichen je Sekunde) und sind bekanntlich erheblich weniger aufwendig als solche Zeilendrucker. Gegenüber Zeilendruckern sind Nadeldruckköpfe jedoch hinsichtlich der Lebensdauer, die in Millionen Zeichen gemessen wird, unterlegen. Die Bestrebungen gehen daher dahin, die relativ preiswerten Nadel druckköpfe für Matrixdrucker zu verbessern, um eine höhere Lebensdauer zu erhalten. Andererseits stellt der Nadel druckkopf für Matrixdrucker durch sein Gewicht ein Objekt dar, das von der Geschwindigkeit Null auf eine konstante Geschwindigkeit beschleunigt und wieder abgebremst werden muß. Zu den Problemen der Lebensdauer eines Nadeldruckkopfes kommen daher noch Antriebs-, d. h. Gewichtsproblerne, die ebenfalls einer Lösung zugeführt werden müssen.

Es ist bekannt (DE-OS 30 40 399), einen Hochgeschwindigkeits-Punktmatrix-Drucker mit den eingangs bezeichneten Merkmalen auszubilden, um Dauerarbeitsgeschwindigkeiten von 800 Zeichen je Sekunde zu erreichen, wobei der bekannte Druckkopf preiswerter herstellbar und leichter sein soll, da er nur etwa ein Drittel so viel Teile aufweist wie andere bekannte Druckköpfe.

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Der bekannte Gegenstand ist hierbei ferner dahingehend bezüglich des Magnetkreises so ausgebildet, daß die Polflächen der Polschuhe in zueinander senkrechten Ebenen liegen und einander eng benachbart angeordnet sind, daß der Anker mit entsprechenden, zu den Polflächen parallelen Flächen versehen ist, und daß ein Paar gekreuzter Biegeglieder zur Bildung einer Schwenklagerung für den Anker vorgesehen ist und die Schwenkachse etwa in der Ebene der Pol fläche des Elektromagneten liegt, wobei dem Anker eine Bewegung entlang einer Bahn aufgezwungen ist, die die Ebene der Polfläche des Elektromagneten schneidet, wodurch der Dauermagnet den Anker in Anlage an der Pol fläche des Elektromagneten und mit geringem Abstand von dem Dauermagnet-Pol schuh hält»

Ein solches Magnetsystem ist womöglich mit gewissen Vorzügen verbunden, es enthält jedoch gewollt mehrere Luftspalte des Elektromagneten. Außerdem ist die Ausbildung der einzelnen Glieder immer noch sehr aufwendig, wie z. B. die Ausbildung mit gekreuzten Biegegliedern zur Bildung einer Schwenklagerung für den Anker.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen noch leichteren Nadel druckkopf für höhere Geschwindigkeiten verbunden mit einfacherer Herstelltechnik und hohem elektrischem Wirkungsgrad vorzuschlagen.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Spulenträger selbst am äußeren Umfang Magnetjoche in der Anzahl der Drucknadeln bildet, daß die Magnetjoche und ggf. die eingesetzten Elektromagnetspulen mit dem in einem Innenraum des Spulenträgers angeordneten, scheibenförmigen Dauermagneten eine ebene Fläche bilden, daß eine auf die gemeinsame ebene Fläche aufgesetzte, scheibenförmige, die Elektromagnetspulen überdeckende magnetisi erbare Abdeckung vorgesehen ist und daß der an einem federnden Element befestigte Magnetanker für jeweils eine Drucknadel auf der Abdeckung der Elektromagnetspule über dem Luftspalt gegenüberliegt.

Diese Lösung sichert eine bessere Ausnutzung der Magnetflüsse, sei es derjenigen des Dauermagneten, sei es derjenigen des Elektromagneten. Hierbei sind insbesondere noch die Vorteile der einfacheren Herstelltechnik, der einfacheren Möntagetechnik und des leichteren Gewichtes zu nennen.

Die bessere Ausnutzung der magnetischen Flüsse wird insbesondere noch dadurch erzielt, daß in der scheibenförmigen, magnetisi erbaren Abdeckung gegenüber dem Magnetanker Unterbrechungen des Magnetflusses in Form von mit nicht magnetisierbarem Werkstoff ausgefüllten Zwischenräumen vorgesehen sind. Die Zwischenräume begrenzen daher Streuflußverluste.

Eine andere Maßnahme, um die Magnetflüsse in gewünschte Bahnen zu lenken, besteht darin, daß die Magnetanker jeweils zumindest die Zwischenräume überdeckend auf der scheibenförmigen Abdeckung angeordnet sind.

Vorteilhafterweise besteht der nicht magnetisierbare Werkstoff in den Zwischenräumen aus Schmelzlot oder Gießharz.

Eine andere Verbesserung der Erfindung ist dadurch gegeben, daß das mit dem Magnetanker verbundene federnde Element unter Biegevorspannung steht. Eine solche Anordnung dient der einfachen Justierbarkeit bei der Montage, bei der die Grundlage für ein einwandfreies Funktionieren der einzelnen Teile geschaffen wird. Hierbei ist auch die Biegevorspannung ein Mittel, ein gleichmäßiges Abschießen der einzelnen Nadeln zu erzielen.

Weitere Vorteile ergeben sich aus dem Aufbau des Nadeldruckkopfes, für den der Spulenträger die Ausgangsbasis bildet. Es wird vorgeschlagen, daß der Spulenträger aus einem durch Formstanzen und abschnittsweisem Biegen hergestellten dünnwandigen Grundkörper besteht, bei den die Jochschenkel jeweils unter die Bodenfläche abgebogen und zu einem "U" mit ungleich langen Jochschenkeln hochgebogen sind, von denen die äußeren die Bodenfläche überragen.

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Bei dieser Formgebung entsteht daher ein topfähnlicher Spulenträger, in dessen Innenraum weitere Teile untergebracht werden können.

Ein solcher Spulenträger kann auch für eine nicht kreisförmige Anordnung der Drucknadeln bzw« von Druckhämmern benutzt werden. Hierfür ist dann vorgesehen, daß der Spulenträger,, der Dauermagnet bzw. die scheibenförmige Abdeckung jeweils rechteckig oder rund sind.
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Montagevorteile ergeben sich ferner daraus, daß das federnde Element, Seitenwände des Magnetankers und eine Drucknadel eine verbundene· Einheit bilden.

Eine Vereinfachung gegenüber dem Stand der Technik wird hierbei dadurch erzielt, daß die Seitenwände des Magnetankers aus einem Material von Blechdicke gefertigt sind, das zu einem biegesteifen Querschnitt bei einem dreieckförmigen Grundriß geformt ist.

Der erfindungsgemäße Nadel druckkopf ist aus ineinander übergehenden Funktionen der leichteren Montage, der zu vermeidenden Streuflüsse bzw. deren Ausnutzung und zu Gewichtsersparnis noch dahingehend ausgebildet, daß der Spulenträger, der Dauermagnet und die scheibenförmige Abdeckung in Bereichen sich berührender ebener Flächen aufeinanderliegend miteinander verbunden sind. Daraus ergibt sich eine besonders kompakte Bauform mit den genannten Funktionsvorzügen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht des Nadeldruckkopfes, in der ein tei 1 weiser Achsenschnitt enthalten ist„

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Nadel druckkopf gemäß Fig, I₈ wobei einzelne Partien ebenfalls aufgeschnitten sind.

BAD ORIGINAL^

Der Nadel druckkopf weist einen Spulenträger 1 auf, der am äußeren Umfang 2 zu Magnetjochen 3 weitergeformt ist, wobei ein solcher etwa schal enfönniger Spulenträger 1 aus weichem Eisenblech durch Ziehen oder Pressen und Stanzen hergestellt werden kann und einen Innenraum la bildet. Die Magnetjoche 3 ragen hierbei als etwa rechteckfb'rmige Jochschenkel 3a (Fig. 2) nach oben und sind jeweils von der zugehörigen Elektromagnetspule 4 umgeben. Im Innenraum la befindet sich der Dauermagnet 5. Vorteilhafterweise liegen die Stirnflächen 3b und die Stirnfläche 5a auf einer gleichhohen Fläche 6, die durch Abstimmung der Dicke des Dauermagneten 5 geschaffen werden kann. Auf der Fläche 6 befindet sich die magnetisierbare Abdeckung 7, die zusammen mit dem Dauermagneten 5, mit dem Spulenträger 1 und mit dem hinteren Gehäuseteil 8a eine Baueinheit bildet, die mittels der zentralen Schraube 9 verbunden ist. Die Schraube 9 ist über die Isolierhülse 10 magnetisch von dem Dauermagneten 5 und vom Spulenträger 1 getrennt. Um jede Elektromagnetspule 4 entsteht bei fehlender Bestromung der Magnetfluß 11, wobei der Magnetanker 12 in die in Fig. 1 gezeichnete Stellung gezogen wird. An dem Magnetanker 12 ist jeweils die Drucknadel 13 befestigt. Sämtliche Drucknadeln 13 sind in einem Mundstück 14 des vorderen Gehäuseteils 8b geführt. Der Magnetanker 12 ist selbst an dem federnden Element 15 befestigt. Das federnde Element 15 befindet sich in der gezeichneten Stellung derart vorgespannt, daß bei Bestromen der Elektromagnetspule 4 das Magnetfeld des Dauermagneten 5 schlagartig aufgehoben wird, so daß die mechanische Kraft des federnden Elementes 15 die Masse des Magnetankers 12 mit derjenigen der Drucknadel 13 gegen den (nicht gezeigten) Aufzeichnungsträger in Richtung 16 schießt, der auf einem Druckwiderlager aufliegt (das Druckwiderlager besteht meist aus einer Druckwalze).

Bei dieser Konstruktion ist jeder Magnetanker 12 aus leichten Seitenwänden 12a und 12b aufgebaut und mit der Magnetplatte 17 verbunden. Das federnde Element 15 ist mit den Schrauben 18a und

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18b mit der Magnetplatte 17 verbunden. Außerdem ist das federnde Element 15 an seinem freien Ende hebeiförmig mittels der Befestigungsschraube 19 und dem Anpassungsstück 20 auf der Abdeckung 7 festgelegt.
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Die Abdeckung 7 ist im Ausführungsbeispiel nicht einteilig, sondern besteht aus der Innenplatte 7a und dem Außenring 7b, die zwischen sich einen Zwischenraum 21 bilden. Dieser Zwischenraum 21 ist mit nicht magnetisierbarem Werkstoff, wie z. B. Schmelzlot, Gießharz, Klebemittel, Keramik oder dgl«, ausgefüllt. Die Zwischenräume 21 lassen den magnetischen Fluß in genau bestimmbaren Bahnen ohne nachteilige Streuflüsse fließen.

Der Spulenträger 1 wird durch Formstanzen und darauffolgendem Biegen aus ebenen Blechplatinen hergestellt. Der Spulenträger 1 stellt daher einen wirtschaftlich herstellbaren, leichten Grundkorper la dar. Die Jochschenkel 3a sind bis unter die Bodenfläche Ib abgebogen und zu einem "U" mit ungleich langen Schenkeln hochgebogen, von dem die äußeren die Bodenfläche Ib überragen.

Die Erfindung ist nicht nur auf eine kreisrunde Anordnung der Drucknadeln 13 beschränkt. Die Anordnung der Drucknadeln kann auch in langen, parallelen Reihen erfolgen, so daß die Jochschenkel dann ebenfalls parallele Reihen bilden.

Die Seitenwände 12a, 12b, die Drucknadel 13 und das federnde Element 15 sind jeweils zu einer Einheit vermittels Schrauben, Schweißen oder Löten verbunden. Die Seitenwände 12a, 12b sind außerdem aus einem Material von Blechdicke gefertigt, wobei ein biegesteifer Querschnitt 22 mit einem dreieckförmigen Grundriß gebildet ist.

Eine Baueinheit bilden außerdem der Spulenträger 1, der Dauermagnet 5 und die scheibenförmige Abdeckung 7, die flach aufeinanderliegend zu einer kompakten Einheit verbunden sind.

Claims

Patentansprüche

l.JNadeldruckkopf für Matrixdrucker mit einem Spulenträger, der über den Umfang verteilte Magnetjoche aufweist, denen jeweils eine Elektromagnetspule und ein Magnetanker zugeordnet sind, welcher mit dem hinteren Ende einer Drucknadel verbunden ist, mit deren vorderem Ende Druckpunkte auf einem Aufzeichnungsträger durch selektives Bestromen der Elektromagnetspulen erzeugbar sind, und mit im Kernbereich des Spulenträgers vorgesehenem scheibenförmigem

Dauermagnet,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Spulenträger (1) selbst am äußeren Umfang (2) Magnetjoche (3) in der Anzahl der Drucknadeln (13) bildet, daß die Magnetjoche (3) und ggf. die eingesetzten Elektromagnetspulen (4) mit dem in einem Innenraum (la) des Spulenträgers (1) angeordneten, scheibenförmigen Dauermagneten (5) eine ebene Fläche (6) bilden, daß eine auf die gemeinsame ebene Fläche (6) aufgesetzte, scheibenförmige, die Elektromagnet s pul en (4) überdeckende magnetisierbar Abdeckung (7) vorgesehen ist und daß der an einen federnden Element (15) befestigte Magnetanker (12) für jeweils eine Drucknadel (13) auf der Abdeckung (7) der Elektromagnetspule (4) über dem Luftspalt

20 gegenüberliegt.
2. Nadel druckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der scheibenförmigen, magnetisierbaren Abdeckung (7) gegenüber dem Magnetanker (12) Unterbrechungen des Magnetflusses in Form von mit nicht magnetisi erbarem Werkstoff ausgefüllten Zwischenräumen (21) vorgesehen sind.
3. Nadel druckkopf nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetanker (12) jeweils zumindest die Zwischenräume (21) überdeckend auf der scheibenförmigen Abdeckung (7) angeordnet sind.
4. Nadel druckkopf nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der nichtmagnetisierbare Werkstoff in den Zwischenräumen (21) aus Schmelzlot oder Gießharz besteht.
5. Nadel druckkopf nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch, gekennzeichnet, daß das mit dem Magnetanker (12) verbundene federnde Element (15) unter Biegevorspannung steht.
6. Nadel druckkopf nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenträger (1) aus einem durch Formstanzen und abschnittsweisem Biegen hergestellten dünnwandigen Grundkörper (la) besteht, bei dem die Jochschenkel (3a) jeweils unter die Bodenfläche (Ib) abgebogen und zu einem "U" mit ungleich langen Jochschenkeln hochgebogen sind, von denen die äußeren die Bodenfläche (Ib) überragen.
7. Nadel druck kopf nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenträger (1), der Dauermagnet (5) bzw. die scheibenförmige Abdeckung (7) jeweils rechteckig oder rund sind.
8. Nadel druckkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das federnde Element (15), Seitenwände (l?.i, l?b) des Magnetankeru (12) und eine Orucknadel (13) eine verbundene Einheit bilden.
9. Nadel druckkopf nach den Ansprüchen 1 bis 8„

dadurch gekennzeichnet,, daß die Seitenwände (12a, 12b) des Magnetankers (12) aus einem Material von Blechdicke gefertigt sind, das zu einem biegesteifen Querschnitt (22) bei einem dreieckförmigen Grundriß (23) geformt ist.
10. Nadel druckkopf nach den Ansprüchen 1 bis 9_S dadurch gekennzeichnet,

daß der Spulenträger (1), der Dauermagnet (5) und die scheibenförmige Abdeckung (7) in Bereichen sich berührender ebener Flächen aufeinanderliegend miteinander verbunden sind.

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