DE3715304C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Nadeldruckkopf mit ringförmig angeordneten Klappankermagneten, deren Anker jeweils mit einer Drucknadel verbunden sind, die durch Nadelführungen etwa mittig zur Magnetanordnung verschieblich geführt sind und an deren Ankern entgegen der Anzugsrichtung der Klappankermagnete wirkende Rückstellmittel angeordnet sind, die die Anker im stromlosen Zustand des Klappankermagneten gegen einen Anschlag verbringen, so daß zwischen dem Anker und den in einer Ebene liegenden Polflächen der Klappankermagnete jeweils ein Luftspalt vorgegebener Größe besteht, der durch eine Ankerdicke und einen Abstandshalter bestimmt ist, in dem die Anker schwenkbar gelagert sind und auf dessen Stirnseiten ein Anschlagkörper, der eine ebene Ankeranschlagfläche aufweist, befestigt ist.

Es ist aus DE-OS 21 10 410 ein Nadeldruckkopf mit einer derartigen Klappankermagnetanordnung bekannt, bei der auf einer Grundplatte die einzelnen Klappankermagnete mit den Ankern, Lager- und Rückstellmitteln montiert sind. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß mit ihr enge Luftspalte der Anker zu den Klappankermagneten von einigen zehntel Millimetern Weite, wie sie für Hochgeschwindigkeitsköpfe erforderlich sind, nur durch Einzeljustage jedes Ankers mit entsprechenden Justagemitteln einstellbar sind, oder daß sehr hohe Aufwendungen für die Maßhaltigkeit aller Bauteile, nämlich der Anker und Joche sowie der Anschlagteile, bei der Herstellung getrieben werden müssen. Außerdem muß die Leistungsaufnahme der Magnetspulen wegen des geringen Wärmeübertragungsquerschnittes zum Magnetkopfgehäuse begrenzt werden, was die Baugröße und Arbeitsgeschwindigkeit der Magnete bestimmt bzw. begrenzt.

Aus der DE 22 01 049 B2 ist ein Nadeldruckkopf, dessen Anker aus einem ferromagnetischen Teil durch Drehen und Fräsen herge­ stellt ist, bekannt. Es liegen dabei zwar die Ankerenden in einer Ebene; diese sind jedoch nur durch Drehen und nicht durch Läppen geebnet, da ein überstehender Halterand mit einer Lagernut für den Anker vorgesehen ist, der eine andere Bearbeitung nicht zuläßt. Da der Anker auf dem mittleren Joch aufliegt, ergibt sich der Luftspalt aus dem Abstand der Deckelauflagefläche zur Ankerstirnfläche, der Dicke des Anschlages und der Dicke des Ankers. Er ist somit u. a. von der Drehgenauigkeit der Stirn- und der Auflagefläche zueinander abhängig.

Weiterhin ist aus DE 31 49 300 A1 ein Magnetsystem eines Nadeldruckkopfes bekannt, bei dem die Polflächen eben sind und eine Ankerhalterfläche und eine Ankerfläche ohne einen Luftspalt in der gleichen Ebene angeordnet sind. Ein Luftspalt ist somit als Energiezwischenspeicher nicht vorhanden; die Andruckenergie kommt aus einer Feder, was erhebliche Toleranzen mit sich bringt. Mangels eines definierten Luftspaltes ist die Rückzuggeschwindigkeit völlig undefiniert.

Außerdem sind aus GB 20 81 650 A Magnetsysteme in einem Nadeldruckkopf bekannt, deren Anker mit darin eingesetzten Stiften in Vertiefungen von Abstandsteilen gelagert sind. Das Einsetzen der Stifte, das Einbringen der Vertiefungen und die Montage der Abstandsteile mit Armen an einem Ring bringen sehr viele Arbeitsgänge und große Toleranzen mit sich. Darüber hinaus sind die Anker aus jeweils drei Teilen zusammengesetzt, so daß deren Betriebszustände nur durch für jedes Magnetsystem einzeln vorgesehene Justageschrauben untereinander ausreichend gleich einstellbar sind.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine einfache, relativ kleine Klappankermagnetanordnung für einen Nadeldruckkopf mit guter Wärmeableitung zu offenbaren, bei der allein durch die Montage ein eindeutiger und gleichmäßiger Luftspalt gewährleistet ist und keine zusätzlichen Aufwendungen für die Ankerlagerung erforderlich sind.

Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß die Joche der Klappankermagnete in segmentförmigen Aussparungen eines Metallkörpers mit Vergußmasse befestigt sind und die Polflächen mit einer Stirnfläche des Metallkörpers in einer Ebene liegen und auf dieser Stirnfläche der Abstandshalter angeordnet ist, der aus Blechen enger Dickentoleranz ausgestanzt und geschichtet ist, wobei die Bleche sich nach innen erstreckende segmentförmige Ausschnitte zur Aufnahme der Anker haben und im mittleren der Bleche weitere Aus­ schnitte zur Aufnahme der im Anker angebrachten Schwenklager­ zapfen vorgesehen sind, und daß auf dem Abstandshalter der Anschlagkörper mit der ebenen Ankeranschlagfläche aufliegend angeordnet ist, so daß die Luftspaltweite nur durch die Ankerdicke und eine Dicke des Abstandshalters bestimmt ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der Abstandshalter ist aus gestanzten und geschichteten Blechen, vorzugsweise aus drei Blechen, hergestellt. Dabei sind vorzugsweise in das mittlere der geschichteten Bleche erweiterte Ausschnitte gestanzt, die der Aufnahme eines Schwenklagerzapfens des Ankers dienen. Die Klappankermagnete werden zweckmäßig auf einer Grundplatte mit Ausnehmungen montiert, und die Wicklungen werden dann aufgeschoben und verlötet. Der Leichtmetallkörper wird für die Aufnahme der Spulen und der Grundplatte ausgedreht.

Nach dem Einbau der Magnete wird die Vergußmasse einge­ bracht, und die Stirn- und Polflächen werden gemeinsam überschliffen, so daß eine definierte Bezugsfläche für die Abstandshaltermontage gegeben ist. Die Bleche des Abstandshalters lassen sich als Stanzteile bei eng tolerierter Blechdicke leicht herstellen. Die Anker eines Nadelkopfes werden vor dem Einsetzen der Lagerzapfen als gesamter Satz gefaßt und überschliffen, so daß nur der eine Schleifvorgang, nämlich der für die Ankerdicke maßgebliche, sämtliche Luftspaltweiten ergibt, die somit untereinander praktisch keine Differenz aufweisen.

Beim gemeinamen Überschleifen der Anker ist es vorteilhaft vorgesehen, die Ankerpolflächen bezüglich des Schwenklagers radial verjüngt zu gestalten, so daß sowohl an den Polflächen als auch an der Anschlagfläche ein flächiges Auftreffen zwecks hoher Dämpfung und eine Minimierung des Restspalts erbracht wird. Die zum Anker gerichtete Stirnseite des Anschlagkörpers ist ebenfalls überschliffen, so daß der Luftspalt und somit der Ankerhub durch die Dicke des Abstandshalters bzw. die Gesamtdicke von dessen Blechen abzüglich der Ankerdicke bestimmt ist. Hierdurch werden gleiche Ankerflugzeiten bis zum Auftreffen der Drucknadeln auf dem Druckgut gewährleistet, was jeweils ein exakt einer Vorgabe entsprechendes Schriftbild erbringt, da praktisch keine Verschiebung der Auftrefforte der Nadeln auf dem Papier in Bewegungsrichtung des Kopfes gegenüber deren Sollposition bei dem üblichen fliegenden Abdruck entsteht. Diese zeitliche Abdruckgenauigkeit ist um so wichtiger, je schneller die Zeichenfolge und damit der Kopfvorschub gewählt ist, der bei Schnellschreibköpfen z. B. 200 Zeichen pro Sekunde beträgt; was einer Vorschubgeschwindigkeit von 50 cm/sec entspricht. Wegen des exakten zeitlichen Flugverhaltens der Nadeln und des somit sich ergebenden guten Schriftbildes bei hoher Zeichengeschwindigkeit ergibt sich der Vorteil, daß auch ein hochauflösendes Schriftbild mit z. B. 24 oder 36 Nadeln mit sogenannter "near letter quality" bei hoher Geschwindigkeit bei entsprechender Anker- und Nadelzahl erstellt werden kann.

Weiterhin ist es vorteilhaft möglich, rückstellseitig des Ankers zusätzlich eine Feder anzuordnen, die eine Rückstell- oder Haltehilfe bildet.

Eine praktisch spannungs- und verwindungsfreie Lagerung des Ankers in bezug auf die Magnetpole und die Drucknadel wird vorteilhaft dadurch erreicht, daß die Nadeln und/oder die Schwenklagerbolzen in situ mit dem Anker verschweißt werden, wofür vorzugsweise eine Laser- oder Elektronenstrahl- Schweißung dient. Um zum Magnetfeld eine exakte Zentrierung der Anker zu erreichen, werden diese Elektromagnete jeweils vor der Verschweißung vorteilhaft durch eine pulsierende Bestromung erregt und bei der Verschweißung mit einem Dauerstrom beaufschlagt.

In den Fig. 1 bis 8 sind vorteilhafte Ausgestaltungen dargestellt.

Fig. 1 zeigt vergrößert einen axialen Ausschnitt durch einen Nadeldruckkopf.

Fig. 2 zeigt einen axialen Schnitt in anderem Maßstab vergrößert durch den Leichtmetallkörper.

Fig. 3 zeigt einen axialen Schnitt im Maßstab gem. Fig. 2 durch die Grundplatte mit aufgesetzten Magnetjochen.

Fig. 4 zeigt einen Ausschnitt einer Aufsicht des Leichtmetallkörpers gem. Fig. 2.

Fig. 5 zeigt einen Ausschnitt einer Aufsicht zu Fig. 3.

Fig. 6 zeigt einen Ausschnitt eines Abstands- und Lagerblocks.

Fig. 7 zeigt einen Ausschnitt eines Abstandsbleches.

Fig. 8 zeigt einen Anker in Aufsicht im Maßstab gem. Fig. 1.

Fig. 1 zeigt etwa 5fach vergrößert einen Querschnitt durch einen Nadeldruckkopf von der Mittelachse (M) aus in radialer Richtung mit einem Leichtmetallkörper (1) in dem ein Anzugsmagnetjoch (3), das eine Wicklung (4) trägt, eingegossen ist. Das Magnetjoch (3) ist in der Grundplatte (2) in eine Ausnehmung eingesetzt. Die Grundplatte (2), die der kompletten Montage der Anzugsmagnete mit den Wicklungen (4) und der elektrischen Anschlüsse dient, ist in einer Ausdrehung (12) zentrisch im Metallblock (1) gehalten. Die segmentförmigen Aussparungen (42) in dem Leichtmetallkörper (1) sind mit Vergußmasse gefüllt, über die die Wärme aus den Wicklungen (4) der Magnete abgeführt wird. Zur guten Wärmeabgabe sind außenseitig am Leichtmetallkörper (1) Kühlrippen (17) angeformt, und die Stege zwischen den Magneten dienen der Wärmeaufnahme. Die Vergußmasse ist mit hoher Wärmeleitung ausgewählt, wozu z. B. als Füllmaterial Metallpartikel dienen. Die Stirnfläche (S 1) des Leicht­ metallkörpers (1) und die Polflächen (S 2) der Magnetjoche (3) sind gemeinsam überschliffen. Auf der Stirnfläche (S 1) sind Abstandshalter (70, 71, 71 A) angeordnet, in denen der Klappanker (5) schwenkbar gelagert ist, an dessen zur Kopfmitte sich erstreckenden Ende eine Drucknadel (51) befestigt ist, die in stegförmigen Nadelführungen (61) zum nicht dargestellten Druckmundstück hin verschieblich gelagert sind. Die Nadelführungen (61) sind in bekannter Weise in einem Gehäuse (6) gehalten, das mit Schrauben (62) in zylindrischen Nuten (18) am Leichtmetallkörper (1) befestigt ist. Die Anker (5) liegen rückwärtig an dem gerippten Anschlagkörper (30) an.

Die Schwenkbeweglichkeit des Ankers (5) ist durch die Anschlagfläche begrenzt, die mit der Auflagefläche (S 1 A) des Anschlagkörpers auf dem Abstandshalter (71 A, 70, 71) eben überschliffen ist. Somit ergibt sich der Luftspalt (SP) des Klappankermagneten aus der Differenz der Gesamtdicke (D) des Abstandshalters und der Ankerdicke.

Als Rückstellmittel für den Anker (5) ist eine Druckfeder (15) am Anker (5) angreifend angeordnet. Dabei sind die Federn (15) in zylindrische Öffnungen im Leichtmetallkörper (1) eingesetzt.

Weitere Einzelheiten des Aufbaues sind etwa in 2facher Vergrößerung in den Fig. 2-7 gezeigt.

Einen Leichtmetallkörper (1) zeigt Fig. 2 im axialen Querschnitt und Fig. 4 ausschnittsweise in Aufsicht auf die Stirnfläche. Das Strangpreßprofil hat für 24 Magnete segmentförmige Aussparungen (14), die durch eine Ausdrehung (11) im Bereich der Wicklungen erweitert sind. Radial fluchtend zu den Aussparungen (14) sind die zylindrischen Ausnehmungen (15 Z) für die Rückholfeder bzw. den Rückholmagneten eingebracht. Außenseitig sind die Kühlrippen (17) und Orientierungskanäle (16) zur Verstiftung angeformt. Innen ist ein Kabel zur Aufnahme der Druckdrähte vorgesehen, an dem zylindrische, hinterschnittene Nuten (18, 19) für Befestigungsmittel axial verlaufend angeformt sind.

In Fig. 2 sind außer den Nuten (18, 19), den Aussparungen (14) und den Ausnehmungen (15 Z) auch die Ausdrehungen (11, 12, 13) zu erkennen, die der Aufnahme der Wicklungen, der Grundplatte bzw. der Deckplatte dienen.

Fig. 3 und 5 zeigen einen radialen Schnitt bzw. eine Aufsicht auf die Polflächen einer Grundplatte (2) mit eingesetzten Magnetjochen (3). Die Joche (3) sind in Ausstanzungen (22) gehalten. Außerdem sind in der Grundplatte (2) Ausstanzungen (21) für die Durchführung der Wicklungsenden und Orientierungslöcher (26) für eine Verstiftung mit dem Orientierungskanälen eingebracht. Auf der Grundplatte (2) ist eine Anschlußverdrahtung für die Wicklungen aufgebracht.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Abstandshalters ist in Fig. 6 und 7 dargestellt. Fig. 6 zeigt einen Ausschnitt eines Stanzteiles aus Feinblech, das als zentrales Lagerblech (70) dient und zur Aufnahme der Anker jeweils nach innen segmentförmige Ausschnitte (75) hat. Diese Ausschnitte (75) zur Aufnahme der Schwenklagerzapfen (52), Fig. 8, jeweils seitlich erweiterte Lagerkammern (76). Beidseitige Führungsnasen (77) in der Nähe der Lagerkammern (76) geben eine seitliche Ankerführung. Orientierungslöcher (74) dienen der Verstiftung mit den anderen Blechen und dem Leichtmetallkörper.

Fig. 7 zeigt einen Ausschnitt der weiteren Abstandshalter- Bleche (71), die die Position der Schwenklagerzapfen beidseitig des zentralen Lagerblechs begrenzen, so daß weitgehend geschlossene Lagerkammern gebildet werden, die zweckmäßig mit einem Dauerschmiermittel gefüllt werden. Für die freie Ankerbewegung sind entsprechende Segment- Ausstanzungen (72) in das Feinblech eingebracht. Die Orientierungslöcher (73) dienen einer Verstiftung.

Fig. 8 zeigt einen Anker (5) in Aufsicht. Er ist aus gestanzten hochpermeablen Ankerblechen (53, 53 M) geschichtet zusammengesetzt. Das mittlere Ankerblech (53 M) ist auf die jeweils günstigste Nadelanschlußlänge weitergeführt, so daß daran stirnseitig die Drucknadel (51) angeschweißt ist. Am gegenüberliegenden Ende ist der Schwenklagerzapfen (52) in einer Nut (54) eingeschweißt. Die Anordnung des Zapfens (52) in der Nut (54) zeigt Fig. 1 im Querschnitt. Die Stärke des Zapfens (52) entspricht mit engen Toleranzen der Dicke des zentralen Lagerbleches.

Der Anker kann statt aus Ankerblechen auch als Sinterteil gefertigt werden. Eine außermittige Anordnung des Schwenk- Lagerzapfens im Abstandshalter und die Verwendung nur zweier Abstandsbleche dafür oder eines Abschnittes vom Strang- Profilmaterial als Abstandshalter liegt im Rahmen des fachmännischen Könnens. Auch kann an Stelle des im Polbereich mit gleichförmiger Dicke dargestellten Ankers eine entsprechend dem Anker-Schwenkwinkel verjüngte, keilförmige Ausgestaltung des Ankers gewählt werden, was eine Optimierung darstellt.

Claims (4)

1. Nadeldruckkopf mit ringförmig angeordneten Klappanker- Magneten (3, 4, 5), deren Anker (5) jeweils mit einer Drucknadel (51) verbunden sind, die durch Nadelführungen (61) etwa mittig zur Magnetanordnung verschieblich geführt sind, und an deren Ankern (5) entgegen der Anzugsrichtung der Klappankermagnete (3, 4, 5) wirkende Rückstellmittel (15) angeordnet sind, die die Anker (5) im stromlosen Zustand des Klappankermagneten (3, 4, 5) gegen einen Anschlag (30) verbringen, so daß dann zwischen den Ankern (5) und den in einer Ebene liegenden Polflächen (S 2) der Klappankermagnete (3, 4) jewels ein Luftspalt (SP) vorgegebener Größe besteht, der durch eine Ankerdicke und einen Abstandshalter bestimmt ist, in dem die Anker (5) schwenkbar gelagert sind und auf dessen Stirnseiten ein Anschlagkörper (30), der eine ebene Ankeranschlagfläche aufweist, befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Joche (3) und die Wicklungen (4) der Klappankermagnete (3, 4, 5) in segmentförmigen Aussparungen (42, 14) eines Metallkörpers (1) mit Vergußmasse befestigt sind und die Polflächen (S 2) mit einer Stirnfläche (S 2) des Leichtmetallkörpers (1) in einer Ebene liegen und auf dieser Stirnfläche (S 1) der aus Blechen (71, 70, 71 A) bestehende Abstandshalter (71, 70, 71 A) angeordnet ist, wobei die Bleche (71, 70, 71 A) sich nach innen erstreckende segmentförmige Ausschnitte (75, 72) zur Aufnahme der Anker (5) haben und im mittleren Blech (70) weitere Ausschnitte (76) zur Aufnahme der im Anker angebrachten Schwenklagerzapfen (52) vorgesehen sind, und daß auf diesem Abstandshalter der Anschlagkörper (30) mit der ebenen Ankeranschlagfläche aufliegend angeordnet ist, so daß die Luftspaltweite (SP) nur durch die Ankerdicke und eine Dicke des Abstandshalters (71, 70, 71 A) bestimmt ist.

2. Nadeldruckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausschnitte (76) mit einem Dauerschmiermittel gefüllt sind.

3. Nadeldruckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anker (5) in ihrer Dicke dem Ankerschwenkwinkel entsprechend verjüngt sind.

4. Nadeldruckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (5) an seinem nach außen gerichteten Ende eine Nut (54) trägt, in der der Schwenklagerzapfen (52) befestigt ist, und daß der Anker (5) aus einem Sinterteil oder aus einem Blechpaket (53) hoher Permeabilität besteht, das in Achsrichtung des Nadelkopfes lamelliert ist und dessen mittlerer Ankerblech (53 M) über den magnetisch wirksamen Ankerbereich hinaus bis zur Drucknadel (51) in dem zentralen Bereich des Druckkopfes verlängert ist.