DE3502469C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Matrixdruckkopf für serielle Schriftzeichenbildung, mit einer Elektromagnetspulen- Baugruppe, bestehend aus einem Magnetflußleitring, an dem Magnetpolkerne mit Elektromagnetspulen und ein Dauermagnetring befestigt sind mit einem Zwischenring, der gegenüber dem Dauermagnetring auf der den Elektromagnet­ spulen zugewandten Seite zurücksteht, wobei der Zwischenring mit seiner Stirnseite und die Stirnseiten der Magnetpolkerne in einer Ebene liegen, sowie mit einer gegen die Elektromagnetspulen- Baugruppe anliegenden Anker-Baugruppe, bestehend aus einem Ankerring und daran befestigtem, in Richtung auf die Magnetpol­ kerne jeweils auslenkbaren federnden Ankerarm mit jeweils einem Druck­ element, wobei die Ankerarme in zurückgezogene Position der Druckelemente jeweils mittels des Dauermagnetrings gegen die Magnetpolkerne anziehbar sind und wobei ein einziger, unkritischer parasitärer Luftspalt jeweils zwischen dem Ankerring und dem ihm zugeordneten Anker­ arm vorgesehen ist.

Derartige Matrixdruckköpfe werden vor Schreibwiderlagern (Schreib­ walzen) hin- und herbewegt, wobei die selektiv bestromten Elektro­ magnetspulen zur Aufhebung eines Dauermagnet-Feldes bestromt werden, das im Ruhezustand den Ankerarm mit dem Druckelement in einer zurückgezogenen Position hält. In dieser zurückgezogenen Position wird der geferderte Arm, d. h. der Ankerarm zwecks Vorspannung gehalten, um bei Aufhebung des Magnetfeldes, das durch die Dauermagnetplatte bewirkt wird, unmittelbar mechanische Energie zum Abschießen des Druckelementes zur Verfügung zu haben. Ein solches Drucksystem zeichnet sich durch eine hohe Anschlagzahl pro Sekunde aus, so daß nur noch für jedes einzelne Druckelement die Zeit für das Vorschießen, Drucken und Zurückbewegen in die Ruheposition die Druckgeschwindigkeit begrenzt.

Man unterscheidet hierbei zwei unterschiedliche Systeme, die sog. serielle Schriftzeichenbildung und die zeilenweise Schriftzeichen­ bildung. Bei der seriellen Schriftzeichenbildung werden innerhalb eines Schriftzeichens einzelne oder sämtliche Punkte durch dieselben oder unterschiedliche Druckelemente innerhalb eines Zeichens gesetzt, währenddem bei der zeilenweisen Schriftzeichen­ bildung die Druckelemente in einer Linie horizontal nebeneinander angeordnet sind, z. B. 66 Druckelemente, die stets in einer Linie arbeiten, wobei der Aufzeichnungsträger, d. h. eine Papierbahn, nach jedem Abdruck einer Punktzeile entsprechend vorgeschoben wird. Bei der zeilenweisen Schriftzeichenbildung schwingt der Matrixdruckkopf, meist als Hammerbank bezeichnet, jeweils um ein bis zwei Zeichenbreiten horizontal, wie auch der Matrixdruckkopf bei der seriellen Schriftzeichenbildung horizontal hin- und herbe­ wegt wird, jedoch über die volle Papierbahnbreite.

Das System der Elektromagnetspulen-Baugruppe und einer Anker- Baugruppe mit vorgespannten Ankerarmen hat sich bewährt. Jedoch hat sich gezeigt, daß der Aufwand an magnetischer Energie sowie an Fertigungsgenauigkeit (enge Toleranzen) noch zu wünschen übrig läßt.

Es ist bekannt (DE-PS 30 17 903 bzw. EP-OS 00 09 873), einen eingangs bezeichneten Matrixdruckkopf mit einer scheibenförmigen Feder und einzelnen als Ankerarme wirkenden Vorsprüngen zu gestalten, wobei an der Spitze der Vorsprünge sog. Ankerstücke, d. h. Verstärkungen vorgesehen sind, an denen sich die eigentlichen Druckelemente, wie z. B. Drucknadeln, befinden. Derartige oder ähnliche Gestaltungen der Matrixdruckköpfe weisen zunächst den Mangel von erhöhter Energieaufnahme auf, die benötigt wird, um das jeweilige Magnetfeld des Dauermagneten bzw. der Elektromagnetspule aufzubauen bzw. abzubauen. Insbesondere zeigen sich bei den bekannten, in Schlitzen einer Deckplatte geführten Ankerarmen, die senkrecht auf einer Blattfeder angeordnet sind, innerhalb der Schlitze unangebrachte Streuverluste, die die Kraft des Dauer­ magneten mindern. Die Herabsetzung der Dauermagnetkraft bedeutet jedoch ein langsameres Zurückholen des Ankerarmes in die zurückge­ zogene Position der Druckelemente. Derartige Bauweisen, bei denen die Ankerarme in Schlitzen der Deckplatte geführt sind, bedürfen einer übergenauen Herstellung, d. h. der Fertigung sämtlicher Einzelteile in sehr engen Toleranzen, die somit zu einem teuren Produkt zwingen.

Ferner ist die Anordnung der Dauermagneten nach dem Stand der Technik nachteilig, weil deren Magnetfluß durch unerwünschte Streuflüsse in angrenzende Bauteile geschwächt wird. Darüber hinaus weisen die gefederten Ankerarme nachteilige Federanordnungen auf.

Es ist weiterhin ein Druckkopf für Punktmatrixdrucker bekannt (DE-OS 31 35 957), der mit einer Magnetflußleitplatte und unterlegter, außen abschließender Dauermagnetplatte versehen ist. Abgesehen von einer Ankerplatte, an der jeweils auslenkbare federnde Druckarme mit einem Druckelement befestigt sind, ist zwischen Ankerplatte und der Stirnseite des Ankerarms jeweils ein parasitärer Luftspalt vorgesehen. Sowohl die Dauermagnetplatte als auch die etwa gleichdicke Ankerplatte mit Ankerarmen verursachen noch erhebliche Streuflüsse, die den Magnetfluß schwächen, so daß mehr Energie zugeführt werden muß als für das Betätigen der Druckelemente notwendig wäre. Ein solches System reduziert nicht nur den Wirkungsgrad, sondern erhöht auch die Verlustwärme. Außerdem ist das System nur sehr teuer herstellbar.

Ein anderes bekanntes Antriebsmodul für einen mehrere Module umfassen­ den Druckkopf eines Nadeldruckers (DE-OS 30 40 399) benutzt ebenfalls ein solches "vorgespanntes System" mit einem Permanentmagneten und einer Magnetflußleitplatte. Hier ist jedoch an der Magnetflußleitplatte jeweils ein vorgezogener Magnetpol gebildet, mit dem zusammen der Ankerarm den Arbeitsluftspalt bildet. Wegen einer gelenkartigen Ausbildung und Lagerung des Ankerarmes entsteht hierbei kein parasitärer Luftspalt. Ein solches System ist jedoch wegen der teuren Herstellung des Kreuz-Feder-Ankerarms für eine wirtschaftliche Produk­ tion nicht brauchbar.

Schließlich ist eine Punktdruckvorrichtung, insbesondere für Matrix- Zeilendrucker bekannt (EP-B1 00 47 883), die eine Magnetflußleitplatte mit Magnetpolkernen und Elektromagnetspulen, eine Dauermagnetplatte und eine Ankerplatte besitzt und federne Ankerarme. Allerdings sind die Druckelemente an einem derart verstärkten Ankerarm und dieser mittels einer relativ langen Feder an einer weiteren Magnetflußleitplatte befestigt, so daß neben dem Arbeitsluftspalt ein Winkelförmiger parasitärer Luftspalt entsteht, der durch seine Lage und Winkelform ebenfalls zu erheblichen Streuverlusten führt. Es sind keinerlei Maßnahmen getroffen, diese Streuverluste zu begrenzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Auf- bzw. Abbau der Magnetflüsse bzw. Magnetfelder des Dauermagneten und/oder des Elektro­ magneten definierbarer zu gestalten, hierbei unerwünschte Streuflüsse zu vermeiden und hierbei dennoch einen Matrixdruckkopf bei ausreichender Genauigkeit der Einzelteile zu schaffen, ohne teure, enge Toleranzen bei der Fertigung der Einzelteile oder des gesamten Matrixdruckkopfes einhalten zu müssen.

Die gestellte Aufgabe wird bei dem eingangs bezeichneten Matrixdruckkopf erfindungsgemäß durch folgende Merkmale gelöst:

• a) daß der Dauermagnetring einen größeren Außen­ durchmesser als der Magnetflußleitung und der Zwischenring aufweist,
• b) daß die Dicke der in zurückgezogener Position leicht schräg zur Ebene der Stirnseiten des Zwischenrings bzw. der Magnetpolkerne verlaufenden Ankerarme über den Magnetpol­ kernen geringer ist als die Dicke des Ankerrings, daß eine Abstufung an der Stirnseite des Ankerrings vorgesehen ist, und auf der stirnseitig verbleibenden Ankerringfläche ein relativ kurzer Federarm befestigt ist, der jeweils mit dem Ankerarm verbunden ist
• c) und daß der einzige parasitäre Luftspalt jeweils auf den Spalt zwischen einer abzüglich der Abstufung verbleibenden Innenfläche des Ankerrings und der Stirnfläche des Ankerarms eingeschränkt ist.

Die Herstellung eines solchen Matrixdruckkopfes bedarf keiner äußerst engen Toleranzen für die Einzelteile, und außerdem werden unerwünschte Streuflüsse im Bereich der Ankerarme vermieden. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, daß der Magnetfluß des Dauermagneten ohne größere Streu­ verluste und unter höherer Konzentration der Flußlinie in die Ankerarme geführt werden kann. Die Erfindung vermeidet somit auch die Schlitze in den Deckplatten zur Führung der federnden Ankerarmen nach dem Stand der Technik.

Weiterhin lassen sich magnetische Streuflüsse beseitigen, wodurch der magnetische Kreis kürzer wird, der Magnetfluß intensiver und damit auch mit weniger Energie der Dauermagnetplatte ausgekommen werden könnte, indem nach weiteren Merkmalen die Magnetflußleitring- Innenfläche etwa mit der den Druckelementen zugewandten Außenfläche der Magnetpolkerne endet.

Herstelltechnik, Montage bzw. Aufbau des Matrixdruckkopfes zeichnen sich dadurch aus, daß ein elektrisch bzw. magnetisch nicht leitfähiges Gehäuse aus zwei verbindbaren Gehäuseteilen besteht und die Elektromagnetspulen-Baugruppe in einem Gehäuse­ teil und die Anker-Baugruppe im wesentlichen innerhalb des anderen Gehäuseteiles angeordnet sind. Die Verbindung der beiden Gehäuse­ teile bewirkt daher die Fertigmontage des Matrixdruckkopfes, und andererseits dient das Lösen der beiden Gehäuseteile dazu, erforderlich werdende Wartungsarbeiten leicht und schnell durch­ führen zu können.

Bei seriellen Matrixdruckköpfen ist ferner vorteilhaft, daß der Magnetflußleitring bei ringförmiger Ausführung mittels einer die elektrischen Leiter für die Elektromagnetspulen aufnehmenden Leiterplatte verschlossen ist. Hierbei ist der Anschluß für die Elektromagnetspulen leicht mittels Steckanschlüssen oder mittels Schleppkabel zu bewerkstelligen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dar­ gestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen hälftigen axialen Querschnitt durch einen seriellen Matrixdruckkopf gemäß der Erfindung, wobei die untere Hälfte in Ansicht dargestellt ist,

Fig. 2 den Matrixdruckkopf gemäß Fig. 1 in Ansicht auf die Druck­ elemente mit mehreren Teilschnitten in aufeinanderfolgenden Ebenen des Querschnittes gemäß Fig. 1:
Schnitt I in der Schnittebene gemäß Fig. 2,
Schnitt II in der Schnittebene gemäß Fig. 2,
Schnitt III in der Schnittebene gemäß Fig. 2,
Schnitt IV in der Schnittebene gemäß Fig. 2.

Fig. 3 einen axialen Teilschnitt gemäß Fig. 1 in vergrößertem Maßstab.

Der in der Zeichnung dargestellte serielle Matrixdruckkopf weist eine Elektromagnetspulen-Baugruppe 1 auf, die aus einem Magnet­ flußleitring 2, an dieser befestigten Magnetpolkernen 3 mit Elektromagnetspulen 4 und aus einem Dauermagnetring 5 besteht. Der Elektromagnetspulen-Baugruppe 1 liegt jeweils eine Ankerbau­ gruppe 6 gegenüber, die aus einem Ankerring 7, aus (auf der Zeichnung) nach links und nach rechts gemäß Fig. 1 auslenkbaren Ankerarmen 8 besteht, wobei die Ankerarme 8 jeweils mittels relativ kurzer Federarme 9 mit dem Ankerring 7 verbunden sind. Die Anzahl der Magnetpolkerne der Elektromagnetspulen 4, der Ankerarme 8 und der Federarme 9 entspricht, wie üblich, der Anzahl der Druckelemente 10, die im Ausführungsbeispiel als relativ lange Drucknadeln ausgeführt und in einem Mundstück 11 gelagert sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel befinden sich 2 mal 12 = 24 Druckelemente innerhalb des elektrisch bzw. magnetisch nicht leit­ fähigen Gehäuses 12, welches aus den beiden Gehäuseteilen 12a und 12b zusammengesetzt ist und mittels über den Gehäuseumfang ver­ teilter Schrauben 13 zusammengehalten wird.

Die Druckelemente 10 sind um den Druckweg (ca. 0,3 bis 0,6 mm) im wesentlichen axial beweglich in einem Führungsgehäuse 14 in Lagern 15 geführt. Das Führungsgehäuse 14 ist mittels Paßstiften 16 sehr genau zum Gehäuse 12 gelagert. Zwischen dem Gehäuse 12 und dem Führungsgehäuse 14 befinden sich Beilagen 17, um die Austritts­ länge der Druckelemente 10 aus dem Führungsgehäuse bestimmen und auch nachträglich noch ändern zu können. Das Führungsgehäuse 14 dient gleichzeitig zur Befestigung des Matrixdruckkopfes auf einem (nicht dargestellten) Schlitten o. ä., der vor einem Druckwiderlager hin- und herbewegt wird. Für die Befestigung sind ein Flansch 14a und zumindest zwei Paßstifte 14b vorgesehen.

Die Strombeaufschlagung der Elektromagnetspulen 4 erfolgt durch Anschluß an einen (weiter nicht dargestellten) Zeichengenerator, der sich auf einer Leiterplattenschaltung befindet, mittels Steckanschlüssen 18 und 19.

Gemäß Fig. 3 sind Stufen 21 des Magnetflußleitrings 2 und Stufen 22 an dem Ankerring 7, jeweils bezogen auf den Dauer­ magnetring 5, erfüllt, wobei mit den Stufen 21 und 22 ein Zurückversetzen im Sinne einer Einschnürung der magnetischen Feldlinien verbunden ist. Der Luftspalt 20 ist dann unkritisch, wenn eine optimale Magnetisierung der Luft im Spalt 20 statt­ findet. Eine solche optimale Magnetisierung des Luftspaltes 20 liegt dann vor, wenn der Luftspalt so groß bemessen ist, daß einerseits keine engen Toleranzen für die Herstellung des Ankerrings 7 bzw. der Ankerarme 8 gefordert werden müssen und andererseits die Feldliniendichte zwar groß genug ist, um der Vorspannkraft der Federarme 9 das Gleichgewicht zu halten, jedoch andererseits auch nicht zu hoch ist, um einen schnellen Abbau des Dauermagnetfeldes beim Einschalten der Elektromagnetspulen 4 zu behindern. Dieser praktisch ideale Fall liegt bei der erfindungsgemäßen Bauweise vor.

Ein zwischen dem Magnetflußleitring 2 und dem Ankerring 7 angeordneter Zwischenring 24 bildet mit seiner Stirnseite 24a eine einheitliche Ebene 25 (Fig. 3), wobei der Ankerring 7 bei verbundenen Gehäuseteilen 12a und 12b in der Ebene 25 gegen den Zwischenring 24 anliegt.

Die Ankerarme 8 liegen in zurückgezogener Position (wie in Fig. 1 dargestellt ist) leicht schräg zur Ebene 25 und liegen auf den zugehörigen Magnetpolkernen 3 auf. Hierbei entspricht die Dicke der Ankerarme 8 nicht ganz der Dicke des Ankerrings 7 einschließlich der relativ geringen Dicke der Federarme 9, die mit den Anker­ armen 8 und dem Ankerring 7 verbunden sind. Der sehr kurze Federarm 9 erhält eine verkürzte Einspannlänge durch eine Abstu­ fung 7a, so daß die verbleibende Ankerringfläche 7b für die Verbindung zur Verfügung steht. Die Abstufung 7a bewirkt zusätzlich eine Biegefreiheit für den Ankerarm 8.

Es ist jedoch möglich, die kurzen Federarme 9 aus antimagnetischem Werkstoff, z. B. Chromnickelstahl, herzustellen, so daß keine ma­ gnetischen Feldlinien über die Federarme 9 oder über den Raum der Abstufung 7a verlaufen können.

Eine weitere Begrenzung von Streuflüssen bzw. eine Konzentration der magnetischen Feldlinien erfolgt durch den Magnetflußleitring 2, der gegenüberliegend zur Seite der Druckelemente 10 etwa in Höhe der Magnetpolkerne 3 endet. Der Zwischenring 24 ist gegen­ über dem Dauermagnetring 5 mittels der Stufe 26 zurückversetzt.

Für die Einhaltung der Herstellungstoleranzen und für die Montage ist es vorteilhaft, daß die Elektromagnetspulen-Baugruppe 1 in dem Gehäuseteil 12a und die Anker-Baugruppe 6 im wesentlichen in dem anderen Gehäuseteil 12b untergebracht sind. Der Magnetflußleit­ ring 2 ist mittels einer die elektrischen Leiter 27 und 28 für die Elektro­ magnetspulen 4 jeweils aufnehmenden Leiterplatte 29 verschlossen. Gegenüberliegend zur Leiterplatte 29 sind die Druckelemente 10 und bei einer Anzahl von mehr als 18, z. B. bei 2×12 Druckdrähten, an dem Mundstück 11 in zwei Spalten 30 angeordnet (Fig. 2).

Claims (4)

1. Matrixdruckkopf für serielle Schriftzeichenbildung, mit einer Elektromagnetspulen-Baugruppe, bestehend aus einem Magnetflußleitring, an dem Magnetpolkerne mit Elektromagnetspulen und ein Dauermagnetring befestigt sind, mit einem Zwischenring, der gegenüber dem Dauer­ magnetring auf der den Elektromagnet-Spulen zuge­ wandten Seite zurücksteht, wobei der Zwischenring mit seiner Stirnseite und die Stirnseiten der Magnet­ polkerne in einer Ebene liegen, sowie mit einer gegen die Elektromagnetspulen-Baugruppe anliegenden Anker-Baugruppe, bestehend aus einem Ankerring und daran befestigten, in Richtung auf die Magnetpolkerne jeweils auslenkbaren, federnden Ankerarmen mit jeweils einem Druckelement, wobei die Ankerarme in zurückgezogene Position der Druckelemente jeweils mittels des Dauermagnetrings gegen die Magnetpolkerne anziehbar sind und wobei ein einziger, unkritischer parasitärer Luftspalt jeweils zwischen dem Ankerring und dem ihm zugeordneten Ankerarm vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet,

• a) daß der Dauermagnetring (5) einen größeren Außendurchmesser als der Magnetfluß­ leitring (2) und der Zwischenring (24) aufweist,
• b) daß die Dicke der in zurückgezogener Position leicht schräg zur Ebene (25) der Stirnseiten des Zwischenrings (24) bzw. der Magnetpolkerne (3) verlaufenden Ankerarme (8) über den Magnet­ polkernen (3) geringer ist als die Dicke des Ankerrings (7), daß eine Abstufung (7a) an der Stirnseite des Ankerrings (7) vorgesehen ist und auf der stirnseitig verbleibenden Ankerringfläche (7b) ein relativ kurzer Federarm (9) befestigt ist, der jeweils mit dem Ankerarm (8) verbunden ist
• c) und daß der einzige parasitäre Luftspalt (20) jeweils auf den Spalt zwischen einer abzüglich der Abstufung (7a) verbleibenden Innenfläche des Ankerrings (7) und der Stirnfläche des Ankerarmes (8) eingeschränkt ist.

2. Matrixdruckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetflußleitring-Innenfläche etwa mit der den Druckelementen (10) zugewandten Außenfläche der Magnetpolkerne (3) endet.

3. Matrixdruckkopf nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrisch bzw. magnetisch nicht leitfähiges Gehäuse (12) aus zwei verbindbaren Gehäuseteilen (12a, 12b) besteht und die Elektromagnetspulen-Baugruppe (1) in einem Gehäuseteil (12a) und die Anker-Baugruppe (6) im wesentlichen innerhalb des anderen Gehäuseteils (12b) angeordnet sind.

4. Matrixdruckkopf nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetflußleitring (2) mittels einer die elektrischen Leiter (27, 28) für die Elektromagnetspulen (4) aufnehmenden Leiterplatte (29) verschlossen ist.