DE3825240A1 - Nadeldruckkopf mit tauchankermagnet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Nadeldruckkopf mit einem Tauch­ ankermagnet für Druckeinrichtungen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei der punktweisen Darstellung von alphanumerischen Zeichen oder von grafischen Mustern mittels einer Matrixdruckeinrichtung werden die Zeichen oder die Muster durch eine mehr oder weniger große Anzahl von Einzelpunkten im Raster einer sog. Zeichenmatrix aufgebaut. Werden in solchen Matrixdruckein­ richtungen Nadeldruckköpfe verwendet, so sind die Druckele­ mente durch Drucknadeln realisiert, die unter Einwirkung eines Ansteuerimpulses auf geeignete Antriebselemente, wie Klappanker- oder Tauchankermagnetsysteme, unter Zwischenlage eines Farbbandes gegen den Aufzeichnungsträger gestoßen wer­ den und dort den Abdruck einzelner Punkte bewirken.

Bei Tauchankermagnetsystemen ist ein Anker mit einem daran befestigten Druckdraht innerhalb einer Spule so angeordnet, daß er bei Erregung bzw. Entregung derselben vor- und zurück­ bewegt werden kann. Ein Tauchankermagnet dieser Art ist aus der DE-AS 28 46 215 bekannt, wobei der Anker so angeordnet ist, daß er beim Erregen der Spule aus einer ersten in eine zweite Stellung und nach Entregen der Spule durch ein Rück­ stellmittel in Form einer Feder in die genannte erste Stellung zurückbewegt wird. Außerdem ist ein Spulenkörper zur Aufnahme der Spule derart vorgesehen, daß er eine Führungsfläche für den Anker und eine zentrale Halterung für die internen magnetischen Elemente, nämlich Tauchankermantel und Polstücke, bildet. Der Druckdraht wird von einem Ende des Tauchankermagneten durch ein relativ langes, in Stoß­ richtung der Drucknadel angeordnetes Polstück nach außen geführt.

In der DE-OS 29 39 829 ist eine Antriebsvorrichtung für ein Druckorgan eines Schnelldruckers beschrieben, bei der einer­ seits mehrere Magnetspulen auf einen Tauchkern wirken und andererseits ein zusätzlicher Permanentmagnet vorgesehen ist, der in den Magnetkreis des Elektromagneten eingesetzt ist. Die Rückstellung der Nadel erfolgt dabei nicht mittels einer Feder, sondern durch einen zweiten Impuls mit entgegenge­ setztem Vorzeichen in der Spule selbst oder mittels eines lmpulses in einer Rückstellspule. Die Wirkung des Permanent­ magneten besteht darin, die Nadel nach Durchlauf der Bahn an dem einen oder anderen Ende zu halten. Der Tauchkern ist an der Nadel befestigt, die von einer langen, als Führungsele­ ment wirkenden Hülse umgeben wird, die sie bis zum Druck­ kopf führt.

Bei beiden beschriebenen Tauchankersystemen müssen die langen dünnen Nadeln vom Druckanker ausgehend zu einer oder mehreren Nadelreihen am Druckkopf zusammengefaßt werden. Da ein Nadel­ druckkopf - um mit ihm eine zufriedenstellende Druckqualität zu erzielen - mindestens zwölf oder besser achtzehn Druck­ nadeln aufweisen soll, die alle an der sog. Düsenplatte in möglichst geringem Abstand zueinander enden und die Tauch­ ankersysteme nach dem bekannten Stand der Technik relativ viel Platz beanspruchen, sind aufwendige und somit teuere Führungen für die Drucknadeln erforderlich.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht deshalb darin, einen Nadeldruckkopf der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß sich bei einem einfachen Aufbau der Tauchankersysteme ein in Betätigungsrichtung der Nadeln ge­ sehen kompakter Druckkopf geringer Bautiefe ergibt, bei dem jegliche Führungselemente für die einzelnen Drucknadeln ent­ fallen können.

Diese Aufgabe wird bei einem Nadeldruckkopf der eingangs genannten Art gemäß dem kennzeichnenden Teil des ersten Patentanspruches gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung der einzelnen Tauch­ ankersysteme, die innerhalb von mehreren bezüglich der Schreibzeilenrichtung schrägen Reihen in einer gemeinsamen Trägerplatte derart eingebettet sind, daß die der Abdruck­ stelle zugewandten Stirnseiten der Tauchanker im randnahen Bereich der Trägerplatte sitzen, ergibt sich ein kurzer, kompakter Aufbau des gesamten Nadeldruckkopfes und damit eine geringe Gerätetiefe der kompletten Druckeinrichtung. Da die drucknahen Enden der Tauchanker nur durch schmale Stege in der Trägerplatte von der Abdruckstelle getrennt sind, können sehr kurze Drucknadeln verwendet werden, die ohne zusätzliche Führungen durch eine Öffnung in den Stegen nach außen betätigbar sind. Dadurch entfällt das schwierige Einfädeln der Drucknadeln in Führungen, wodurch die Voraus­ setzung für automatisierbare Herstellbarkeit des Nadel­ druckkopfes geschaffen wird. Durch Wegfall jeglicher Führun­ gen für die Druckernadeln ergibt sich weiter der Vorteil, daß der erfindungsgemäße Nadeldruckkopf mit weniger Teilen auskommt, was insgesamt gesehen gegenüber den bekannten Nadeldruckköpfen zu einer kostengünstigeren Anordnung führt.

Ein Anschlag, der am druckfernen Ende der Tauchanker die Trägerplatte nach hinten abschließt, weist eine zur Aufnahme der Nadelverdickung und der Rückstellmittel dienende Kammer auf, die in eine Bohrung mündet. Durch diese Bohrung kann die Luft beim Entregen des Tauchankersystems und damit beim Zurückschnellen der Tauchanker sicher entweichen, wodurch eine erhöhte Betriebssicherheit gewährleistet ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbei­ spielen erklärt, wozu auf die Zeichnungen verwiesen wird. Dort zeigen

Fig. 1 in Prinzipdarstellung den grundsätzlichen Nadel­ druckkopfaufbau gemäß der Erfindung und die Anordnung in einer Druckeinrichtung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Trägerplatte des Nadeldruck­ kopfes und

Fig. 3 und Fig. 4 zwei Ausführungsbeispiele für Tauchanker­ systeme.

Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung nur diejenigen Teile einer Druckeinrichtung, die für das Verständnis der Erfindung notwendig sind. Ein Nadeldruckkopf 15 ist vor einer Schreibwalze 11 unter Zwischenlage eines Farbbandes 9 und eines Aufzeichnungsträgers 10 angeordnet. Die Antriebe der Schreibwalze 11, des Farbbandes 9 sowie die Bewegung des auf einem hier nicht dargestellten Druckwagen montierten Nadeldruckkopfes 15 entlang der Schreibwalze 11 geschieht dabei auf herkömmliche Weise mittels Schrittmotoren. Der Nadeldruckkopf 15 weist eine Trägerplatte 13 auf, in welche die Tauchankersysteme 1 eingesetzt sind. In der Darstellung nach Fig. 1 sieht man davon lediglich den hinteren Teil der Tauchanker 4 sowie einen Anschlag 12, der die Trägerplatte 13 an der von der Schreibwalze 11 abgewandten Seite ab­ schließt. Die Anordnung der einzelnen Tauchanker 4 in der Trägerplatte 13 zeigt die Fig. 2.

Danach sind die Tauchanker 4 in bezug auf die Schreibzeilen­ richtung schräg innerhalb von zwei parallelen Reihen in der Weise angeordnet, daß sowohl jeweils der Abstand zwischen zwei benachbarten Tauchankern ein und derselben Reihe als auch der vertikale Abstand zwischen dem letzten Tauchanker der ersten Reihe und dem ersten Tauchanker der nächsten Reihe identisch ist. Dieser vertikale Abstand zwischen den einzelnen Tauchankern 4, in der Fig. 2 mit dem Bezugszeichen a gekenn­ zeichnet, ist dabei entsprechend der gewünschten Schriftauf­ lösung zu wählen. Um eine Überlappung der einzelnen zu druckenden Punkte und damit insgesamt eine bessere Lesbar­ keit zu erreichen, wird der Abstand a kleiner als der Durchmesser d der Tauchanker 4 gewählt. Die Schriftauflösung in Zeilenrichtung wird durch die Tauchankerfrequenz, also durch die Anschläge der Drucknadeln pro Zeiteinheit und durch die Verschiebegeschwindigkeit v des Druckerwagens bestimmt.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 sind pro Reihe neun Tauchankersysteme 1 angeordnet, so daß sich ein zu druckender senkrechter Strich, wie er auf der linken Seite der Fig. 2 dargestellt ist, aus achtzehn, sich überlappenden Einzel­ punkten zusammensetzt.

Die in Fig. 3 dargestellte Schnittansicht eines Tauchanker­ systems 1 zeigt eine hier nur ausschnittsweise gezeichnete und vorzugsweise aus Magnetweicheisen gefertigte Träger­ platte 13 zur Aufnahme der einzelnen Tauchanker 4. Diese Trägerplatte 13 bildet somit ein Magnetgehäuse, in dem die Tauchanker 4 gemeinsam mit den die Tauchanker 4 zylindrisch umgebenden Spulenkörpern 2 mit aufgebrachten Wicklungen 3 längsverschiebbar geführt sind. Der zylindrische Spulenkör­ per 2 besteht aus einem geraden Mittelteil und weist an sei­ nen beiden Stirnseiten einen gegenüber dem Durchmesser des Mittelteils erhöhten Flansch auf, durch die die Wicklung 3 in ihrer Lage festgelegt ist. In der Trägerplatte 13 sind entsprechend der Anzahl und dem Durchmesser der Tauchanker­ systeme 1 einseitig offene Bohrungen 16 vorgesehen, deren axiale Tiefe in Richtung zum Aufzeichnungsträger 10 durch einen schmalen Steg 17 der Trägerplatte 13 begrenzt ist. Der Steg 17 wird lediglich durch eine Ausnehmung 18 durchbrochen, so daß eine Durchtrittsöffnung für eine zentrisch am Tauchanker 4 eingepreßte, kurze Drucknadel 6 geschaffen wird.

Die Trägerplatte 13 ist an ihrem druckfernen Ende durch einen Anschlag 12 abgeschlossen. Zur Montage der Tauch­ ankersysteme 1 ist der Anschlag 12 lösbar an der Rück­ seite der Trägerplatte 13 befestigt. Der Tauchanker 4 weist an seinem dem Aufzeichnungsträger 10 abgewandten Ende eine Nadelverdickung 19 in Form eines runden Bundes auf, der den magnetischen Kraftschluß ermöglicht und verstärkt. Der sich einstellende Magnetkreis 14 ist dabei in strichlierter Darstellung eingezeichnet. Zur Aufnahme der Nadelverdickung 19 ist im Anschlag 12 eine Kammer 20 vorgesehen, die sich nach hinten zu einer Öffnung 8 verjüngt. Durch diese Öffnung 8 kann beim Entregen der Wicklungen 3 und damit beim Zu­ rückschnellen des Tauchankers 4 samt Spulenkörper 2 die Luft entweichen, so daß die Bewegung nicht ungewollt ge­ dämpft und die Arbeitsgeschwindigkeit der Druckeinrichtung verringert wird. Außerdem wird der Tauchanker 4 an seinem druckfernen Ende von einer zylindrischen Rückholfeder 7 umschlossen, die sich einerseits an der Innenseite der Nadelverdickung 19 abstützt und andererseits an dem hinteren Ende des Spulenkörpers 2 anlegt, so daß sie den Tauchanker 4 nach erfolgter Abdruckbewegung wieder in die Ausgangslange zurückbewegt.

Durch Anlegen eines Impulses entsprechenden Vorzeichens an die Wicklung 3 des Tauchankersystems 1 wird eine elektro­ motorische Kraft erzeugt, so daß der Tauchanker 4 in Rich­ tung der Schreibwalze 11 vorschnellt. Dabei stößt die Druck­ nadel 6 gegen das Farbband 9, so daß auf dem Aufzeichnungs­ träger 10 ein Punkt innerhalb der Druckmatrix abgebildet wird. Nach dem Druckvorgang wird der Tauchanker 4 durch die Abstoßkraft der Schreibwalze 11 und die Kraft der Rückhol­ feder 7 zurückgezogen, bis er wieder seine Ruhestellung er­ reicht und dort stehenbleibt.

Die Fig. 4 zeigt eine weitere Möglichkeit eines Tauch­ ankersystem für Nadeldruckköpfe, welches sich lediglich in der Art der Rückstellmittel für den Tauchanker 4 unter­ scheidet. Die übrigen Konstruktionselemente dieser Anord­ nung entsprechen den Ausgestaltungen des anhand der Fig. 3 erläuterten Tauchankersystems 1, so daß für gleich und gleichwirkende Teile dieselben Bezugszeichen verwendet werden. Anstelle der Rückholfeder 7 ist am druckfernen Ende des Tauchankers 4 ein scheibenförmiger Permanentmagnet 5 vorgesehen. Dieser Permanentmagnet 5 umschließt konzentrisch den Tauchanker 4 in der Weise, daß der eine Pol (Nordpol) des Permanentmagneten 5 innen, also unmittelbar am Tauch­ ankerumfang sitzt und der andere Pol (Südpol) in radialer Richtung gesehen außen zu liegen kommt. In diesem Falle schließt sich der Magnetkreis 14 über den Tauchanker 4, den Arbeitsluftspalt zwischen Tauchanker 4 und Permanentmag­ net 5, den Permanentmagneten 5 selbst, der Trägerplatte 13 und dem Steg 17. Der Permanentmagnet 5 unterstützt deshalb die Anzugskraft des Tauchankers 4, die durch den Kraftfluß in der Wicklung 3 erzeugt wird. Das Zurückstellen des Tauchankers 4 erfolgt hier durch Umpolen der Stromrichtung in der Wicklung 3 und Abstoßen des Permanentmagneten 5. Im Ruhezustand des Tauchankers 4 erfolgt eine Bestromung der Wicklung 3 mit geringer Amplitude und mit einem gegenüber für Druckbetrieb notwendigen, entgegengesetztem Vorzeichen, da sonst durch die Kraft des Permanentmagneten 5 allein der Tauchanker 4 mit der Drucknadel 6 leicht ausgelenkt würde.

Beiden Tauchankersystemen ist gemeinsam, daß sowohl der Tauch­ anker 4 unmittelbar im Spulenkörper 3 gehalten und geführt wird als auch durch die Anordnung der Tauchankersysteme 1 innerhalb der Trägerplatte 13 in einem randnahen Bereich der Trägerplatte 13 die dadurch bedingt kurzen Drucknadeln 6 keine zusätzlichen Führungen benötigen. Insgesamt führt dies zu einem kurzen kompakten Aufbau des Nadeldruck­ kopfes 15, welcher die Voraussetzung für eine geringe Gerätetiefe der kompletten Druckeinrichtung schafft.

Claims (6)

1. Nadeldruckkopf mit Tauchanker zum Abdruck von aus Punkten zusammengesetzten Schriftzeichen mit am Tauchanker unmittel­ bar angeordneten Drucknadeln, bei dem der Tauchanker gegen eine Vorspannkraft magnetisch in Richtung auf eine Abdruck­ stelle auslenkbar ist und mit einem eine Wicklung tragenden und den Tauchanker axial umgebenden Spulenkörper, der zugleich eine Führungsfläche für den Tauchanker bildet und mit Rückstellmittel, die den Tauchanker aus einer Ab­ druckstellung in eine Grundstellung bewegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Tauchanker (4) in bezug auf die Schreibzeilenrichtung schräg innerhalb von parallelen Reihen in einer gemeinsamen Trägerplatte (13) angeordnet sind, daß sowohl der vertikal gemessene Abstand zwischen zwei benachbarten Tauchankern ein und derselben Reihe als auch der vertikale Abstand zwischen dem letzten Tauchanker der ersten Reihe und dem ersten Tauchanker der nächsten Reihe identisch ist, und daß die einzelnen Tauch­ anker (4) innerhalb der Trägerplatte (13) in einem randnahen Bereich in der Weise angeordnet sind, daß als Drucknadeln (6) kurze Drahtstücke eingesetzt werden, die durch einen in der Trägerplatte (13) verbleibenden Steg (17) ohne zusätz­ liche Führungen nach außen in Richtung Abdruckstelle be­ wegbar sind.

2. Nadeldruckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Rückstellmittel für den Tauchanker (4) eine Feder (7) vorgesehen ist, die einen Teil des Tauchankers (4) konzentrisch umfaßt und die zwischen einer am druckfernen Ende des Tauchankers (4) angeordneten Nadelverdickung (19) und einer Stirnseite des Spulenkörpers (2) angreift.

3. Nadeldruckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Rückstellmittel für den Tauchanker ein scheibenförmiger Permanentmagnet (5) vorgesehen ist, der das druckferne Ende des Tauchankers (4) umschließt.

4. Nadeldruckkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (13) an ihrer der Abdruckstelle entgegen­ gesetzten Seite mittels eines aus nichtmetallischem Werkstoff bestehenden, lösbar angebrachten Anschlags (12) abgeschlossen ist.

5. Nadeldruckkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (12) zur Aufnahme der Nadelverdickung (19) bzw. der Permanentmagnete (5) eine Kammer (20) aufweist, die in eine nach außen führende Öffnung (8) mündet.

6. Nadeldruckkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der vertikale Abstand (a) zwischen den einzelnen Tauchankern (4) kleiner als der Durchmesser (d) der Tauchanker (4) ge­ wählt ist.