DE3502471A1 - Matrixdruckkopf - Google Patents
MatrixdruckkopfInfo
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- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/22—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of impact or pressure on a printing material or impression-transfer material
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- B41J2/235—Print head assemblies
- B41J2/25—Print wires
- B41J2/26—Connection of print wire and actuator
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Description
Die Erfindung betrifft einen Matrixdruckkopf mit mehreren, jeweils
mittels eines separaten Magnetantriebs in Drucksteilung nach vorwärts
und zurückbewegbaren Drucknadeln, die an einem die Bewegungen übertragenden Element des Magnetantriebs befestigt
sind.
Derartige Matrixdruckköpfe werden in serieller Bauart und in
Zeilendruckerbauart hergestellt. Die Betätigung zielt hierbei auf
eine möglichst hohe Anzahl von Abdrucken einzelner Punktdruckelemente ab. Serielle Matrixdrucker erreichen heute schon eine
Schreibleistung von ca. 400 Zeichen/sec und Zeilendrucker von bis zu 900 Zeichen/sec. Entsprechend diesen Schreib!eistungen sind
Matrixzeichendrucker thermisch und verschleißtechnisch beansprucht. Die Standzeit sowie etwaige Ausfallzeiten der Matrixdrucker
sind jedoch für den Benutzer ausschlaggebende Merkmale, einen Matrixdrucker auszuwählen.
Neben den Problemen des elektrischen bzw. elektronischen Teils
eines Matrixdruckers sind auch mechanische Probleme zu beachten. So ist z.B. die Befestigung des Druckelements, d.h. einer Drucknadel
Immer noch nicht zufriedenstellend gelöst.
Man unterscheidet bei der Befestigung der Drucknadeln zwei grundverschiedene
bekannte Bauarten.
Eine erste Bauart benutzt zwar ebenfalls das Prinzip des
Bewegungen übertragenden Magnetantriebselements, bevorzugt jedoch lediglich eine kinematische Kopplung durch Kraftschluß zwischen
dem Magnetantriebselement (z.B. einem Klappanker) und einer
getrennten Drucknadel, an der ein kopf befestigt ist. Während der Kraftübertragung Hegt der Kopf der Drucknadel an einer ebenen
Fläche des Magnetantriebselementes an. Diese erste Bauart folgt
jedoch wegen der Massenungleichheit von Drucknadel mit Drucknadelkopf
einerseits und der Masse des Klappankers andererseits nur
schwer der Frequenz des Magnetantriebs. Mit der ersten Bauart sind daher Schwingungsprobleme und Steuerungsprobleme verbunden
(ein solches Beispiel bildet der Gegenstand der US-PS 4,478,528).
Eine zweite Bauart vermeidet die Probleme der ersten Bauart, indem
die Drucknadeln jeweils unmittelbar und starr am vorderen Ende des Magnetantriebselementes befestigt sind. Damit folgt die Drucknadel
zwangsweise der Steuerung der Matrixdrucker-Elektronik. Diese zweite Bauart (ein Beispiel 1st aus der DE-OS 26 30 931
ersichtlich) ist jedoch fertigungstechnisch schwierig zu beherrschen. Die Befestigung der Drucknadel bedarf besonderer Hilfsvorrichtungen,
wobei immer noch die Gefahr besteht, daß durch eine zu große Toleranzvorgabe der Hilfsmittel die Ausrichtung und
Anordnung der Drucknadeln unzureichend ist. Ein weiterer Nachteil der bekannten Befestigung stellt das extrem wichtige Verbinden der
Drucknadeln mit dem Magnetantriebselement dar, das unter Wärmeeinwirkung beim Weich- oder Hartlöten entsteht. Die Erwärmung der
Drucknadeln beim induktiven Löten kann in Extremfällen zum Bruch der Drucknadel nach einer relativ kurzen Betriebszelt des Matrixdruckers
führen. Die Ursache hierfür 1st eine Gefügeänderung im Werkstoff der Drucknadeln entweder während des Erwärmens oder
während des nachfolgenden Abkühl ens.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Befestigung eines Druckelementes, d.h. einer Drucknadel, zu verbessern, und
zwar zu verstärken.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Befestigung aus einem Magnetantriebs-Element besteht, das
innerhalb des Befestigungsbereiches eine Breite aufweist, die
zumindest dem Einfachen der Dicke der Drucknadeln entspricht und aus einer mittig 1m Befestigungsbereich des Magnetantriebs-
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Elementes befindlichen Durchtrittsöffnung, deren Querschnittsgrundform zumindest mit einem Teil des Umfangs der eingesetzten
Drucknadeln unter Berücksichtigung einer entsprechenden Hers teil toleranz
übereinstimmt. Die Mindestbreite des Magnetantriebs-Elements sichert die Anordnung einer Durchtrittsöffnung. Die
Durchtrittsöffnung selbst gewährleistet den geringstmöglichen
Aufwand, um die Drucknadel bei der Montage zu positionieren. Hierbei ist die Genauigkeit der Position von besonderem Vorteil.
Die Drucknadel wird außerdem bei einer notwendigen Erwärmung nicht übermäßig 1n ihrer Werkstoffestigkeit geschwächt, da der umliegende
Werkstoff des Magnetantriebselementes für eine langsame Wärmeableitung
sorgt.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Durchtrittsöffnung
aus einer mittels Laser-Strahlen hergestellten kreisrunden Bohrung von minimal 0,2 mm bis maximal 0,4 mm Durchmesser
besteht. Alleine durch diese Bohrung wird die Lage der
einzelnen Drucknadel mit hoher Genauigkeit fixiert.
Die Erfindung ermöglicht nunmehr, daß die Drucknadeln in der Durchtrittsöffnung weich- oder hartgelötet sind.
Eine weitere Verbesserung der Erfindung besteht darin, daß die Achse der Durchtrittsöffnung schräg zur Oberflächenebene des
Magnetantriebs-Elementes verläuft. Diese Maßnahme dient vorteilhafterweise
dazu, bei längeren Drucknadeln eine weiche Übergangskurve von einer Befestigung außerhalb der Mittenachse in die
Richtung von einer oder mehreren übereinander angeordneten Drucknadeln zu Drucknadelspalten zu schaffen.
Eine andere Verbesserung besteht darin, daß die Durchtrittsöffnung
1n Form eines von vorne oder seitlich verlaufenden Schlitzes mit
einer Breite gebildet 1st, die der Dicke der von vorne oder seitlich
einführbaren Drucknadeln entspricht unter Berücksichtigung
einer entsprechenden Herstelltoleranz für den Schlitz und/oder der
Drucknadel abmessung. Die Drucknadel kann hier leicht seitlich eingeführt werden im Gegensatz zum axialen Einführen bei einer
geschlossenen kreisrunden Bohrung. Ein Fixieren der Drucknadeln erfolgt bei dieser Ausführungsform durch Auffüllen des Schlitzes
mittels Weich- oder Hartlot.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
10
Fig. 1 einen Matrixdruckkopf der vorgespannten Bauart halb Schnitt, halb Ansicht,
Fig. 2 den Matrixdruckkopf gemäß Fig. 1 in Ansicht auf die Druckelemente
mit mehreren Teil schnitten in aufeinanderfolgenden Ebenen des Querschnittes gemäß Fig. 1:
Schnitt I in der Schnittebene gemäß Fig. 1, Schnitt II in der Schnittebene gemäß Fig. 1,
Schnitt III in der Schnittebene gemäß Fig. 1, Schnitt IV in der Schnittebene gemäß Fig. 1.
Fig. 3 eine Vorderansicht einer Drucknadel-Befestigung nach dem
Stand der Technik,
Fig. 4 ein Mittenschnitt gemäß dem Schnittverlauf V - V in Fig. 3,
Drucknadel an einem Magnetantriebs-Element und 30
Die Figuren 1 und 2 dienen zu Erläuterungen der Funktionen eines
(seriellen) Matrixdruckkopfes als Beispiel, um das Zusammenwirken einer Ankerbaugruppe mit anderen Funktionsgruppen innerhalb des
Gesamt-Matrixdruckkopfes der Beschreibung des Herste!!Verfahrens
der Ankerbauteile voranzustellen.
Der 1n der Zeichnung dargestellte serielle Matrixdruckkopf weist eine Elektromagnetspulen-Baugruppe 1 auf, die aus einer Magnetflußleitplatte
2, an dieser befestigten Magnetpol kernen 3 mit Elektromagnetspulen 4 und aus einer Dauermagnetplatte 5 besteht.
Der Elektromagnetspulen-Baugruppe 1 Hegt jeweils eine Ankerbaugruppe
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 3 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 1n einem Mundstück 11 gelagert sind.
Druckelemente Innerhalb des elektrisch bzw. magnetisch nicht leitfähigen
Gehäuses 12, welches aus den beiden Gehäuseteilen 12a und 12b zusammengesetzt ist und mittels über den Gehäuseumfang verteilter
Schrauben 13 zusammengehalten wird.
Die Druckelemente 10 sind um den Druckweg (ca. 0,3 bis 0,6 mm) 1m
wesentlichen axial beweglich in einem Führungsgehäuse 14 in Lagern 15 geführt. Zwischen dem Gehäuse 12 und dem Führungsgehäuse 14
befinden sich Beilagen 17, um die Austrittslänge der Druckelemente
10 aus dem Führungsgehäuse 14 bestimmen und auch nachträglich noch ändern zu können. Das Führungsgehäuse 14 dient gleichzeitig zur
Befestigung des Matrixdruckkopfes auf einem (nicht dargestellten) Schlitten o.a., der vor einem Druckwiderlager hin- und herbewegt
wird. Für die Befestigung sind ein Flansch 14a und zumindest zwei
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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.
5
5
Ein unkritischer, parasitärer Luftspalt 20 ist vorgesehen, dessen Größe bei geringsten Abweichungen die Magnetflußdichte und damit
die Energieübertragung sowie den Auf- und Abbau der Elektromagnetfelder bzw. der Dauermagnetfelder negativ beeinflussen kann. Der
Luftspalt 20 ist dann unkritisch, wenn eine optimale Magnetisierung der Luft im Spalt 20 stattfindet. 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 kann durch die erfindungsgemäße Befestigung wie nachfolgend
beschrieben ist, verwirklicht werden. Eine zwischen der Magnetflußleitplatte
2 und dem Ankerring 7 angeordnete Zwischenplatte bildet mit ihrer Stirnseite 24a eine einheitliche Ebene 25 (Fig.
2), wobei der Ankerring 7 bei verbundenen Gehäuseteilen 12a und
12b in dieser Ebene 25 gegen die Zwischenplatte 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 Magnetpol kernen 3 auf. Hierbei entspricht die Dicke des Ankerrings 7 etwa der Dicke der Ankerarme 8 einschließlich der
relativ geringen Dicke der Federarme 9, die mit den Ankerarmen 8 und dem Ankerring 7 verbunden sind. Der sehr kurze Federarm 9
erhält eine verkürzte Einspannlänge durch eine Abstufung 7a, so
daß die verbleibende Ankerringfläche 7b für die Verbindung zur
Verfügung steht. Die Abstufung 7a bewirkt zusätzlich eine Biegefreiheit
für den Ankerann 8. Die Abstufung 7a stellt u.U. eine
Fortsetzung des Luftspaltes 20 dar.
Es 1st jedoch möglich, die kurzen Federarme 9 aus antimagnetischem
Werkstoff, z.B. Chromnickelstahl, herzustellen, so daß keine magnetischen 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 die Magnetflußleitplatte
2, die gegenüberliegend zur Seite der Druckelemente 10 etwa in Höhe der Magnetpol kerne 3 endet.
Nach dem Stand der Technik sind die Drucknadeln 10 (Fig. 3 und 4) an dem Magnetantriebs-Element 26 (diese entsprechen den Ankerarmen
8) unmittelbar und starr mit ihrem Umfang 10a durch eine Weich- oder Hartlötung 27 befestigt. Diese Befestigung hat sich wie
beschrieben als nachteilig erwiesen.
Gemäß der Erfindung (Fig. 5 und 6) wird ein Magnetantriebs-Element
26 angewendet, das einen Befestigungsbereich 27 mit einer Breite
28 aufweist, die zumindest dem Einfachen der Dicke 29 (Durchmesser) der Drucknadel 10 entspricht. In der Mitte des Befestigungsbereiches
27 1st eine Durchtrittsöffnung 30 vorgesehen mit einer der jeweiligen Querschnittsgrundform 31 (Kreis, Rechteck,
Quadrat) der Drucknadel 10 angepaßten Querschnittsform unter E1nhaltung einer entsprechenden Herstelltoleranz. Die Querschnittsform 31 1st zumindest auf einem Teil des Umfanges 32 vorhanden,
so daß die Drucknadel 10 festgelegt wird. Das Ausführungsbeispiel zeigt eine Durchtrittsöffnung 30 aus einer kreisrunden Bohrung von
mi.nimal 0,2 mm bis maximal 0,4 mm, wobei z.B. eine mit Kreisquer-
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schnitt ausgeführte Drucknadel 10 von 0,36 mm Durchmesser leicht eingeführt werden kann und wobei ein entstehender Spalt durch
Hart- oder Weichlot ausgefüllt werden kann.
verläuft unter einem Winkel 34 zur Oberflächenebene 35 des Magnetantriebs-Elementes
26.
Eine alternative Ausführungsform der Befestigung kann nunmehr darin bestehen (Fig. 5), daß die Durchtrittsöffnung 30 in Form
eines seitlich (oder von vorne) eingearbeiteten Schlitzes 36 mit
einer Breite gebildet ist, die der Dicke (Durchmesser) 29 der Drucknadel 10 entspricht, so daß die Drucknadel 10 seitlich (oder
von vorne) eingeführt werden kann. Der Schlitz 36 wird nach dem Einführen der Drucknadel 10 mit Weich- oder Hartlot verschlossen.
Die alternative Befestigung sichert ebenfalls eine genaue Position durch die Anlage der Drucknadel 10 mit ihrem Teil des Umfangs
an der Wandung der Durchtrittsöffnung 30.
- Leerseite -
Claims (5)
1. Matrixdruckkopf mit mehreren, jeweils mittels eines separaten Magnetantriebs 1n Druckstellung nach vorwärts und zurück bewegbaren
Drucknadeln, die an einem die Bewegungen übertragenden Element des Magnetantriebs befestigt sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Befestigung aus einem Magnetantriebs-Element (26) besteht,
das Innerhalb des Befestigungsbereiches (27) eine Breite (28) aufweist, die zumindest dem Einfachen der Dicke (29) der Drucknadeln (10) entspricht und aus einer mittig im Befestigungsbereich
(27) des Magnetantriebs-Elementes (26) befindlichen Durchtrittsöffnung
(30), deren Querschnittsgrundform (31) zumindest mit einem Teil des Umfangs (32) der eingesetzten Drucknadeln (10) unter
Berücksichtigung einer entsprechenden Herstelltoleranz übereinstimmt.
2. Matrixdruckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnung (30) aus einer mittels Laser-Strahlen
hergestellten kreisrunden Bohrung von minimal 0,2 mm bis maximal
0,4 mm Durchmesser besteht.
3. Matrixdruckkopf nach einem oder beiden der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Drucknadeln (10) in der Durchtrittsöffnung (30) weich- oder hartgelötet sind.
4. Matrixdruckkopf nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Achse (33) der Durchtrittsöffnung (30) schräg zur Oberflächenebene (35) des Magnetantriebselementes (26) verläuft.
5. Matrixdruckkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Durchtrittsöffnung (30) in Form eines von vorne oder
seitlich verlaufenden Schlitzes (36) mit einer Breite gebildet ist, die der Dicke (29) der von vorne oder seitlich einführbaren
Drucknadeln (10) entspricht unter Berücksichtigung einer entsprechenden Herstelltoieranz für den Schlitz (36) und/oder der
Drucknadel abmessung. 25
Priority Applications (6)
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Legal Events
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