DE3608066A1 - Nadeldruckkopf - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Nadeldruckkopf mit mehreren auf einem gemeinsamen, als Magnetjoch ausgebildeten ring­ förmigen Träger angeordneten Klappankermagneten, deren Magnetspulen jeweils einen auf dem Träger stehenden inne­ ren Jochschenkel umgeben und deren Klappanker an ihren freien Enden jeweils mit einer von mehreren Drucknadeln eines mittig zum ringförmigen Träger liegenden Drucknadel­ bündels verbunden, mit ihren Lagerenden im Bereich des Außenumfangs des Trägers gegen Federkraft klappbar gela­ gert sind und im Ruhezustand an einem ihnen gemeinsamen Anschlagelement anliegen, das mit dem Träger mechanisch verbunden ist.

Ein Nadeldruckkopf dieser Art ist aus der DE-OS 21 10 410 bekannt. Bei ihm besteht der das Magnetjoch bildende ring­ förmige Träger aus zwei konzentrischen Töpfen, zwischen denen die von Magnetspulen umgebenen inneren Jochschenkel angeordnet sind. Die Klappanker sind über den oberen Enden der inneren Jochschenkel und den Oberkanten der bei­ den konzentrischen Töpfe angeordnet und schließen den Magnetkreis zwischen den inneren Jochschenkeln und den beiden konzentrischen Töpfen. Mit ihren Lagerenden sind sie in einer Nut gelagert, die in die Oberkante des äuße­ ren Topfes eingearbeitet ist. Insgesamt sind die Klapp­ anker oben mit einer Abdeckung versehen, die zur Fixierung der Klappanker im nicht betätigten Zustand dient und mit der Gesamtanordnung verschraubt ist, so daß sich ein all­ seits geschlossenes Antriebsaggregat ergibt.

Diese bekannte Ausführung hat Nachteile fertigungstechni­ scher und konstruktiver Art, die dazu führen, daß sie in der Herstellung kostspielig ist und eine nur unzureichen­ de Nutzung der erzeugten elektromagnetischen Kraftwirkun­ gen gestattet. Der topfartige Aufbau des ringförmigen Trägers mit konzentrischen Wänden führt in diesen zu in­ homogenen Magnetflußverläufen und zur gegenseitigen Be­ einflussung der Magnetflüsse einander benachbarter Magnet­ kreise, so daß sich Störungen der Arbeitsweise der einzel­ nen Klappanker ergeben und diese nicht immer von dem vol­ len, durch ihre Magnetspule jeweils erzeugten Magnetfluß beaufschlagt werden. In die auf dem äußeren Topf vorge­ sehene Lagernut sind die Klappanker jeweils mit einem verbreiterten Auflageteil eingelegt. Eine solche Anord­ nung als Klapplager hat den Nachteil einer hohen Lager­ reibung durch die große Auflagebreite. Zusätzlich kann die Übereinstimmung der Konturen der Lagernut und des jeweiligen Auflageteils nur in einer Stellung optimal sein, während in anderen Stellungen Verkantungen auftre­ ten, die gleichfalls mit Beeinträchtigungen der Arbeits­ weise des jeweiligen Klappankers verbunden sind. Außerdem sind die Rückstellfedern für die Klappanker so ausgebil­ det, daß beim Zusammenbau eines Nadeldruckkopfes zuerst die Nadelanordnung mit den Federn vormontiert werden muß, bevor der Zusammenbau mit den Klappankermagneten erfolgt. Insbesondere dieses Erfordernis führt zu erhöhten Kosten bei der Montage.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Nadeldruck­ kopf anzugeben, der in seinen Einzelteilen einfacher kon­ struiert ist und eine zuverlässigere Funktion insbesondere durch bessere Ausnutzung erzeugter Magnetflüsse und opti­ male Lagerung des Klappankers gewährleistet.

Ein Nadeldruckkopf eingangs genannter Art ist zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß der Träger als Ringplatte mit am Außenumfang den inneren Jochschenkeln gegenüberstehenden äußeren Jochschenkeln ausgebildet ist, daß als Klapplager für die Klappanker ein die äußeren Jochschenkel überragender und sie gemeinsam umgebender Lagerring vorgesehen ist und daß das Anschlag­ element mit dem Träger abstandsvariabel verbunden ist.

Durch die Erfindung wird ein Nadeldruckkopf verwirklicht, der wesentlich einfacher und damit billiger konstruiert ist als der vorbekannte und eine bessere Nutzung des Magnetflusses durch die Klappanker gewährleistet. Da der Träger als Ringplatte und nicht als konzentrische Topf­ anordnung ausgebildet ist, wird der von der jeweiligen Magnetspule erzeugte Magnetfluß weitestgehend auf die inne­ ren und äußeren Jochschenkel konzentriert, so daß er praktisch in seiner Gesamtheit über den jeweiligen Klapp­ anker geführt wird. Da von der Ringplatte lediglich die inneren und äußeren Jochschenkel abstehen, nicht jedoch ganze konzentrische Wände, erfordert der Träger insgesamt einen wesentlich geringeren Materialaufwand als bei der vorbekannten Anordnung. Die äußerst einfache Gestaltung des Klapplagers für die Klappanker in Form eines die äußeren Jochschenkel umgebenden Lagerringes erleichtert die Montage und die Justierung der Lager sehr wesentlich, denn es muß lediglich der Lagerring in seine vorgegebene Lage an den äußeren Jochschenkeln gebracht und an diesen befestigt werden. Auf der Oberkante des Lagerringes können die Klappanker dann nach Art einer Wippe aufliegen, so daß sich dabei eine Klapplagerung ergibt, die in jeder möglichen Klappstellung des Klappankers eine einwandfreie und unbehinderte Funktion ohne Verkan­ tung gestattet. Dadurch, daß das Anschlagelement mit dem Träger abstandsvariabel verbunden ist, kann mit ihm gleich­ falls eine Fixierung der Lage der Klappanker in der Ruhe­ stellung erreicht werden, jedoch muß es sich nicht auf den Jochschenkeln abstützen. Durch die abstandsvariable Verbindung mit dem Träger kann es hingegen verschiedene Stellungen bzw. Neigungen einnehmen, wodurch es möglich ist, die Ruhelage der Klappanker genau einzustellen und optimale Hubbewegungen zu gewährleisten.

Die Verwendung eines allen Klappankermagneten gemeinsamen Lagerringes, der die äußeren Jochschenkel umgibt, erübrigt das besondere Einarbeiten einer Nut für einen Lagerstift in die äußeren Jochschenkel, wie es bei herkömmlichen Klappankermagneten erforderlich ist. Der Lagerring kann somit einfach an den Außenseiten der äußeren Jochschenkel anliegen und mit diesen z. B. verschweißt, vorzugsweise laserverschweißt sein. Eine solche Art der Verbindung ist deshalb möglich, weil der Lagerring an seinem Innenumfang plan ausgeführt sein kann und keinen kreisförmigen Quer­ schnitt haben muß. Vorteilhaft hat er eine zu den Klapp­ ankern hin konvex gewölbte Auflagefläche für die Klapp­ anker, wodurch dieselbe Funktion wie bei einem Lagerstift mit kreisrundem Querschnitt erreicht wird. Zusätzlich oder alternativ kann der Lagerring eine seinen Außenumfang bil­ dende konvex gewölbte Anlagefläche für einen den jeweili­ gen Klappanker am Lagerende mit einer Zugkraft beaufschla­ genden Federbügel haben. Somit ist es möglich, bei dem Lagerring die Lage der Stellen, an denen der Klappanker einerseits und ein Federbügel andererseits anliegt, frei zu wählen, so daß das Verhältnis der Abstände dieser Stel­ len zu dem Verbindungspunkt zwischen Klappanker und Rück­ stellfeder im Hinblick auf den Betrieb der jeweils zu be­ tätigenden Drucknadel optimal gewählt werden kann. Glei­ ches gilt für die Bemessung des Krümmungsradius der je­ weils gewölbten Fläche.

Durch die gegenüber der vorbekannten Anordnung wesentlich vereinfachte Ausführung der Einzelteile kann ein Nadel­ druckkopf nach der Erfindung wesentlich leichter montiert werden, insbesondere ist auch eine automatische Montage möglich. Dies ergibt sich insbesondere durch die Verwen­ dung des allen Klappankermagneten gemeinsamen Lagerrings.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt eines Nadeldruckkopfes gemäß der Schnittlinie I-I in Fig. 2,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Träger für die Klappanker­ magnete des Nadeldruckkopfes nach Fig. 1,

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung der Lagerung eines Klappankers an einem äußeren Jochschenkel und

Fig. 4 eine Unteransicht des Trägers mit daran montierten Rückstellfedern für die Klappankermagnete.

In Fig. 1 ist ein Nadeldruckkopf als Schnitt I-I aus Fig. 2 dargestellt. Er hat als wesentliche Bestandteile ein topf­ artiges Gehäuse 10, ein darin angeordnetes ringförmiges Magnetjoch 12, einen oberen Anschlagring 14 und ein Druck­ nadelführungsrohr 16, welches in das topfförmige Gehäuse 10 eingesetzt ist. Die Gesamtanordnung nach Fig. 1 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel kreisrund aufgebaut, sie könnte jedoch auch einen anderen Aufbau haben, bei­ spielsweise könnten die einzelnen Klappankermagnete auf einer ovalen Ringlinie angeordnet sein.

Das Magnetjoch 12 bildet einen ringförmigen Träger für mehrere symmetrisch zu der Mittellinie 18 angeordnete Klappankermagnete und hat die Form einer Ringscheibe 13 mit der Breite d, auf der für jeden Klappankermagneten ein innerer Jochschenkel 19 und ein äußerer Jochschenkel 20 stehen, wobei der innere Jochschenkel 19 jeweils eine Magnet­ spule 21 trägt. Das gesamte Magnetjoch 12 kann mit der Ringplatte 13 und den inneren und äußeren Jochschenkeln 19 und 20 einstückig ausgebildet sein und ist dann bei­ spielsweise als einheitliches Sinterteil ausgeführt. Es hat dann die in Fig. 2 in der Draufsicht dargestellte Ausbildung, bei der die einzelnen Magnetspulen an den inneren Jochschenkeln 19 der besseren Übersicht halber nicht gezeigt sind. Hierbei ist zu erkennen, daß die inneren und die äußeren Jochschenkel 19 und 20 auf der Ringplatte 13 jeweils auf Radien der mit dem Innen- und Außenumfang des Magnetjochs 12 gebildeten Kreise liegen.

Jede Magnetspule 21 wirkt auf einen Klappanker 22, so daß die Klappanker 22 aller Magnetspulen 21 gleichfalls radial zur Mitte der Kreislinie hin ausgerichtet sind, auf der die einzelnen Klappankermagnete angeordnet sind. Die inneren Enden der Klappanker 22 tragen jeweils eine An­ kerverlängerung 24, an der eine Drucknadel 26 befestigt ist, die ausgehend von der Ankerverlängerung 24 durch die Kreisanordnung der einzelnen Klappankermagnete hindurch­ tritt und in dem Führungsrohr 16 geführt ist. In dem Füh­ rungsrohr 16 ist hierzu eine Führungsplatte 28 mit einer Zahl Durchführungsöffnungen vorgesehen, die der Zahl vor­ handener Drucknadeln 26 entspricht. Ferner ist das Ende des Führungsrohrs 16 durch eine weitere Führungsplatte 30 abgeschlossen, die gleichartig wie die Führungsplatte 28 ausgebildet sein kann und das Mundstück des Nadeldruck­ kopfes bildet.

Jeder Klappanker 22 liegt mit seinem Lagerende 35 auf einem allen Klappankermagneten gemeinsamen Lagerring 32, der an den äußeren Jochschenkeln 20 anliegend befestigt ist und sie geringfügig überragt. Der Lagerring 32 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit einer konvex gewölbten Oberkante versehen, die den Lagerpunkt für den jeweiligen Klappanker 22 bildet. Der Klappanker 22 wird durch eine Rückstellfeder 34 beaufschlagt, wozu er mit seinem Lagerende 35 jeweils durch eine Öffnung 36 (Fig. 3) der Rückstellfeder 34 hindurchgeführt ist. Die Rückstell­ feder 34 ist als Federbügel ausgebildet, der unten abge­ bogen und anliegend an der Unterseite des Magnetjochs 12 befestigt, beispielsweise verschweißt ist. Diese Art einer Rückstellfeder ist für Klappankermagnete an sich bekannt. Die Rückstellfeder 34 liegt an der Außenseite des Halterings 32 an, wozu dieser mit einer zweiten, ent­ sprechend gewölbten Anlagefläche versehen ist.

Über den Klappankern 22 aller Klappankermagnete befindet sich eine Ringplatte 38, die an drei Stellen mit der unteren Ringplatte 13 des Magnetjochs 12 verschraubt ist. Hierzu trägt die Ringplatte 38 an ihrer Unterseite drei Gewindebuchsen 40, von denen in Fig. 1 eine zu erkennen ist. Die Gewindebuchsen 40 sind mit der unteren Ringplatte 13 des Magnetjochs 12 verschraubt. Hierzu ist eine Schrau­ be 41 von unten her durch das topfförmige Gehäuse 10 ge­ führt und bei 46 mit der unteren Ringplatte 13 des Magnetjochs 12 sowie mit der Gewindebuchse 40 verschraubt. Auf diese Weise wird das Magnetjoch 12 mit der daran vorgesehenen Klappankermagnetanordnung gleichzeitig in dem Gehäuse 10 befestigt. Zwischen der Gewindebuchse 40 und der Ring­ platte 13 des Magnetjochs 12 ist jeweils ein elastisches Element angeordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich dabei um eine Federscheibe 42, die eine Variation des Abstandes der Ringplatte 38 zum Magnetjoch 12 ermöglicht. Dieser Abstand kann durch mehr oder weniger starkes Anziehen der jeweiligen Schraube 41 variiert wer­ den. Auf diese Weise ist es möglich, die Ringplatte 38 als Anschlagelement in mehr oder weniger großem Abstand zu den Klappankern 22 anzuordnen, so daß deren Ruhelage da­ mit eingestellt werden kann. Um diese Funktion zu erfüllen, sind mindestens drei Verbindungen der beschriebenen Art zwischen der Ringplatte 38 und dem Magnetjoch 12 erforder­ lich.

Aus der Darstellung in Fig. 1 kann ferner entnommen wer­ den, daß die Ringplatte 38 an ihrer den Klappankern 22 zugewandten Unterseite einen Anschlagring 45 trägt. Dieser bildet das eigentliche Anschlagelement für die Klappanker 22, wenn diese durch die Rückstellfeder 34 in ihre Ruhelage gezogen werden. Um ein Prellen der Klapp­ anker 22 zu vermeiden und eine möglichst weitgehende Absorption der beim Rückstellen und Anschlagen freiwerden­ den Energie zu gewährleisten, besteht der Anschlagring 45 vorteilhaft aus einem Material hoher Pralldämpfung und geringen Materialflusses. Außerdem ist der Anschlag­ ring 45 zweckmäßig so ausgeführt, daß er eine schräg zum anschlagenden Klappanker 22 verlaufende Anschlagfläche hat, was bei den in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel be­ deutet, daß seine untere Fläche etwa horizontal verläuft, wenn der jeweilige Klappanker 22 in seiner oberen Ruhe­ lage gegenüber der Horizontalen geneigt ist. Dadurch wird erreicht, daß der jeweilige Klappanker 22 zunächst an der unteren Innenkante des Anschlagrings 45 anschlägt und erst bei dessen durch den Anschlag bewirkter Verformung mit einem weiteren Teil der unteren Fläche des Anschlag­ rings 45 Kontakt erhält. Dadurch kann eine progressive Pralldämpfung mit dem Anschlagring 45 erreicht werden. Der Anschlagring 45 ragt dabei um einen geringen Betrag aus der Ebene der Unterseite der Ringplatte 38 heraus.

Die in Fig. 2 gezeigte Draufsicht auf das Magnetjoch 12 wurde bereits erläutert. Hier ist besonders deutlich zu erkennen, wie der Lagerring 32 die Gesamtanordnung ein­ schließt, indem er an den Außenseiten der äußeren Joch­ schenkel 20 anliegt. Er besteht aus einem federnden Mate­ rial und ist bei 50 geschlitzt. Deshalb ist es möglich ihn mit Federspannung um die äußeren Jochschenkel 20 zu legen. Ferner sind drei Bohrungen 46 im gegenseitigen Abstand von 120° zu erkennen, die für die Schrauben 41 vorgesehen sind und jeweils in dem Zwischenraum zwischen zwei Magnetspulen 21 liegen.

Fig. 3 zeigt den Bereich der Lagerung des jeweiligen Klapp­ ankers 22 in vergrößerter Darstellung. Es ist ein Teil des oberen Endes eines äußeren Jochschenkels 20 dargestellt, an dem der Lagerring 32 mit seiner zylindrischen Innen­ fläche anliegt. Infolge dieser Ausbildung des Lagerrings 32 kann er mit dem äußeren Jochschenkel 20 verschweißt sein, wozu vorteilhaft eine Laserverschweißung vorgesehen ist, wie sie bei 31 gezeigt ist. Ein kreisrunder Lager­ stift würde eine solche Verbindung nicht gestatten, da der Laserstrahl die Berührungsstelle mit dem Jochschenkel 20 nicht erreichen könnte.

Der Lagerring 32 hat eine Kontur, die sich durch eine obere Auswölbung 33 a und eine hintere Auswölbung 33 b auszeichnet. Auf der oberen Auswölbung 33 a liegt der Klappanker 22, an der hinteren Auswölbung 33 b die Rück­ stellfeder 34. Diese ist mit einer Aussparung 36 versehen, in die das hintere, hakenförmig ausgebildete Ende 35 des Klappankers 22 eingehängt ist.

Die Abstände der Anlagepunkte des Klappankers 22 und der Rückstellfeder 34 an dem Lagerring 32 zum Eingriffspunkt zwischen Klappanker 22 und Rückstellfeder 34 können frei gewählt werden. Es ist also möglich, das Verhältnis dieser Abstände zueinander im Hinblick auf möglichst gün­ stige Kraftausnutzung für den Klappanker 22 zu wählen.

Ebenso können die Radien der beiden Wölbungen 33 a und 33 b frei gewählt werden, so daß es möglich ist, den jeweils günstigsten Wert hinsichtlich Reibung und Verschleiß für den Klappanker 22 einerseits und die Rückstellfeder 34 andererseits zu verwirklichen.

Fig. 4 zeigt eine Unteransicht des Magnetjochs 12 mit daran befestigten Rückstellfedern 34. Diese sind an je­ weils drei Punkten 48 mit der Unterseite der Ringplatte 13 verschweißt, wobei zwei dieser Punkte 48 zur Befesti­ gung des inneren Federendes dienen und der dritte Punkt 48 zur Befestigung einer Zunge 49 vorgesehen ist, die durch den mittleren Teil der jeweiligen Rückstellfeder 34 gebildet ist.

In Fig. 4 sind ferner an der Unterseite der Ringplatte 13 vorgesehene Materialerhebungen 47 zu erkennen, mit denen das Magnetjoch 12 auf dem Boden des topfförmigen Gehäuses 10 (Fig. 1) aufsitzt. Auf diese Weise ist eine ungehinder­ te Bewegung der unter der Ringplatte 13 liegenden Feder­ teile möglich und ein guter Wärmeübergang von dem Magnet­ joch 12 zum Gehäuse 10 gewährleistet. Außerdem zeigt Fig. 4 gleichfalls die Verteilung dreier Bohrungen 46 in der Ringplatte 13, die zur Aufnahme der Schrauben 41 (Fig. 1) dienen, mit denen die obere Ringplatte 38 mit dem Magnetjoch 12 verschraubt ist.

Es ist darauf hinzuweisen, daß in der abstandsvariablen Verbindung der Ringplatte 38 mit dem Magnetjoch 12 außer einer Federscheibe auch eine elastisch kompressible Kunst­ stoffscheibe, eine Schraubenfeder, ein Federring, eine Tellerfeder oder dergleichen vorgesehen sein kann.

Claims (12)

1. Nadeldruckkopf mit mehreren auf einem gemeinsamen, als Magnetjoch ausgebildeten ringförmigen Träger angeord­ neten Klappankermagneten, deren Magnetspulen jeweils einen auf dem Träger stehenden inneren Jochschenkel umgeben und deren Klappanker an ihren freien Enden je­ weils mit einer von mehreren Drucknadeln eines mittig zum ringförmigen Träger liegenden Drucknadelbündels verbunden, mit ihren Lagerenden im Bereich des Außen­ umfangs des Trägers gegen Federkraft klappbar gelagert sind und im Ruhezustand an einem ihnen gemeinsamen An­ schlagelement anliegen, das mit dem Träger mechanisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (12) als Ringplatte (13) mit am Außen­ umfang den inneren Jochschenkeln (19) gegenüberstehen­ den äußeren Jochschenkeln (20) ausgebildet ist, daß als Klapplager für die Klappanker (22) ein die äußeren Jochschenkel (20) überragender und sie gemeinsam um­ gebender Lagerring (32) vorgesehen ist und daß das Anschlagelement (38) mit dem Träger (12) abstands­ variabel verbunden ist.

2. Nadeldruckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Lagerring (32) eine zu den Klappankern (22) hin konvex gewölbte Auflagefläche (33 a) für die Klappanker (22) hat.

3. Nadeldruckkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Lagerring (32) eine seinen Außenumfang bildende konvex gewölbte Anlage­ fläche (33 b) für einen den jeweiligen Klappanker (22) am Lagerende (35) mit einer Zugkraft beaufschlagenden Federbügel (34) hat.

4. Nadeldruckkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Lager­ ring (32) mit den äußeren Jochschenkeln (20) verschweißt, vorzugsweise laserverschweißt ist.

5. Nadeldruckkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das An­ schlagelement eine Ringplatte (38) ist, die mit längen­ variablen Abstandselementen (40, 42) auf dem Träger (12) befestigt ist.

6. Nadeldruckkopf nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Abstandselemente an der Ringplatte (38) Gewindebuchsen (40) vorgesehen sind, die unter Zwischenlage eines elastischen Elements (42) mit dem Träger (12) verschraubt sind.

7. Nadeldruckkopf nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als elastisches Element jeweils ein Federelement oder eine elastisch kompressible Kunststoffscheibe vorgesehen ist.

8. Nadeldruckkopf nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei Ab­ standselemente (40, 42) vorgesehen sind.

9. Nadeldruckkopf nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Befestigungsstellen für die Abstandselemente (40, 42) am Träger (12) zwischen je­ weils zwei Magnetspulen (21) liegen.

10. Nadeldruckkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das An­ schlagelement (38) an seiner den Klappankern (22) zu­ gewandten Seite einen Anschlagring (45) aus einem Mate­ rial hoher Pralldämpfung und geringen Materialflusses trägt.

11. Nadeldruckkopf nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Anschlagring (45) das An­ schlagelement (38) überragt und eine schräg zum anschla­ genden Klappanker (22) verlaufende Anschlagfläche hat.

12. Nadeldruckkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lager­ ring (32) aus einem federnden Material besteht und einen axialen Schlitz (50) hat.