DE69309256T2

DE69309256T2 - Punktnadeldruckkopf

Info

Publication number: DE69309256T2
Application number: DE69309256T
Authority: DE
Inventors: Sergio Cattaneo
Original assignee: Compuprint SpA
Current assignee: Compuprint SpA
Priority date: 1993-04-28
Filing date: 1993-04-28
Publication date: 1997-07-03
Anticipated expiration: 2013-04-29
Also published as: DE69309256D1; US5454649A; EP0622214B1; EP0622214A1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf einen Nadeldruckkopf der Art, die bei Punktmatrixanschlagdruckern verwendet wird, die als Peripherie-Druckereinheiten bei Datenverarbeitungssystemen und Personalrechengeräten oder PCs verwendet werden.
Es sind Nadeldruckköpfe bekannt, bei denen eine Mehrzahl von sich bewegenden Elektromagnet-Ankern jeweils mit einem Betätigungsvorrichtungsarm, dessen Ende mit einem Druckelement in Nadelform gekoppelt ist, versehen sind.
Die verschiedenen Anker sind im allgemeinen derart angeordnet, um in einer Ebene zu liegen und um sich radial um eine zu der Ebene senkrechte Achse zu erstrecken, wobei die Betätigungsvorrichtungsarme so nahe wie möglich an der Achse enden.
Diese Achse wird nach allgemeiner Vereinbarung als Kopfachse bezeichnet.
Die Drucknadeln erstrecken sich im allgemeinen entlang der Achsenrichtung und weisen den kleinstmöglichen Krümmungswert auf und verlaufen mit ihren von den Betätigungsvorrichtungsarmen entfernten Enden zu einer einzigen Drucknadel.
Die Drucknadeln können jeweils durch Löten oder Schweißen mit einem Betätigungsvorrichtungsarm zu einer Arm-/Nadel- Einheit verbunden sein, oder die Drucknadeln können mit demselben dynamisch gekoppelt sein.
In diesem Fall ist das Nadelende, das mit dem Betätigungsvorrichtungsarm verbunden ist, mit einem Kopf versehen, der als ein Widerlagerbauglied für eine Druckfeder wirkt, die um das Nadelende gewunden ist, um den Kopf und die Nadel auf den Betätigungsarm zu unter Vorspannung zu setzen. Siehe beispielsweise EP-A-0 418 433.
Um die Nadel zusätzlich auf den Betätigungsvorrichtungsarm zu unter Vorspannung zu setzen, wirkt die Druckfeder als ein mechanisches Polarisationsbauglied für den Anker, indem sie denselben mit einer vorbestimmten Kraft, die einfach zu steuern ist, zu einer Ruheposition drängt.
Der Anker wird durch die Anregung eines zugeordneten Elektromagneten von der Ruheposition zu einer aktiven Position bewegt.
Der einheitliche Betätigungsvorrichtungsarm-/Nadel-Aufbau ist zu bevorzugen, da dieser Aufbau die Anzahl der Druckkopfteile verringert, die Anordnungsoperationen vereinfacht, und ermöglicht es, daß die Betätigungsvorrichtungsarme sehr gut miteinander gebündelt werden, um die Nadelverbiegung und eventuell die Nadellängen zu minimieren.
Das Endergebnis ist ein sehr kompakter Druckkopfentwurf.
Der Kompromiß des einheitlichen Betätigungsvorrichtungsarm-/Nadel-Aufbaus besteht darin, daß ohne die Wirkung von der Druckfeder, die die dynamische Arm-zu-Nadel-Kopplung sicherstellt, für die Anker eine mechanische Polarisation vorgesehen sein muß, um dieselben in der Ruheposition zu halten.
In dem Fall von Druckköpfen, bei denen die Anker und die zugeordneten Arme in Verbindung mit den Elektromagneten, die denselben zugeordnet sind, Hebel dritter Ordnung FPR bilden, kann die mechanische Polarisation der Anker ohne weiteres implementiert werden, indem die Hebelauflage als eine Verbindungsstelle mit vorbestimmter Steifigkeit aufgebaut wird.
Somit können Ankerfreigabedruckköpfe (mit oder ohne einem Permanentmagneten) ebenso wie Ankeranziehungsdruckköpfe geschaffen werden, bei denen die Arm-/Nadel-Kombination aus einem einheitlichen Aufbau besteht.
In dem Fall von Druckköpfen, bei denen die Anker und ihre Arme in Verbindung mit ihren zugeordneten Elektromagneten Hebel erster Ordnung (PFR) bilden, kann die mechanische Ankerpolarisation nicht ohne weiteres durch eine elastische Hebelauflageverbindung geschaffen werden, und dieselbe macht es notwendig, daß elastische Polarisationselemente angeordnet sind, um entweder auf dem Kraftarm oder dem Gewichtsarm zu wirken, welcher die Aufbaukomplexität, die Anordnungsschwierigkeiten und die Kosten des Druckkopfes erhöht.
Ferner sind Druckköpfe bekannt, deren Anker und deren zugeordnete Betätigungsvorrichtungsarme Hebel erster Ordnung bilden, die einfach angeordnet sind, um jeden Hebel auf einer Kante eines Magnetpols, die als die Hebelauflage wirkt, zu lagern.
Die Anker werden durch ein elastisches Element in der Form eines O-Ringes, das neben den verschiedenen Kanten an dem von den Ankern entfernten Ende angeordnet ist, in Kontakt mit der Kante der entsprechenden Magnetpole gehalten.
Dieses Element legt an die Anker eine Schubkraft an, die ausreicht, um zu verhindern, daß die Anker von der Kante abgehoben werden, während es ermöglicht, daß sich dieselben teilweise um die Kante drehen, ohne daß jegliche relative Verschiebungen der Kontaktoberflächen auftreten, wobei dies ohne Reibungswiderstand und Verschleiß geschieht.
Die somit geschaffene elastische Verbindung ist effektiv, einfach, nicht aufwendig, sehr zuverlässig und langlebig.
Dieselbe kann jedoch nicht als eine mechanische Polarisationseinrichtung der Anker zu einer Ruheposition verwendet werden, da der Schub von der Verbindung schwierig zu steuern ist, und demgemäß diese Verbindung bei Druckköpfen mit einer dynamischen Anker-zu-Nadel-Kopplung verwendet wird.
Derartige Begrenzungen von bekannten Druckköpfen werden durch einen Druckkopf gemäß dieser Erfindung überwunden, wie es durch Anspruch 1 definiert ist, wobei die Drucknadeln einheitlich an entsprechenden Ankern angeordnet sind, wobei die letzteren Hebel erster Ordnung bilden, wobei es die Hebelauflageverbindung selbst ist, wie sie durch einen O-Ring implementiert ist, welche auf eine gesteuerte, wiederholbare und reproduzierbare Art und Weise die benötigte mechanische Polarisation der Anker anlegt, um dieselben in der Ruheposition zu halten.
Dies wird gemäß der Erfindung durch das Versehen des O-Ringes mit einem elastischen zwischenträger, der neben jedem Anker angeordnet ist, erreicht, wobei der elastische Zwischenträger eine viel kleinere Elastizitätskonstante als der O-Ring aufweist, und der elastische Zwischenträger von einem starren Träger, dem O-Ring und dem zugeordneten Anker in einen Arbeitszustand mit einer deutlichen Durchbiegung gezwungen und vorgespannt wird, wodurch auf den O-Ring ein ausreichender Schub mit vernachlässigbaren Veränderungen des Schubs aufgrund von Durchbiegungsveränderungen ausgeübt wird, die durch die Ankerdrehung und/oder die Herstellungstoleranzen auferlegt werden.
Diese Anordnung ermöglicht es, daß der O-Ring ein wenig von der Drehkante des Ankers und folglich ein wenig von der Ankerdrehachse versetzt positioniert wird, um zusammen mit einer entsprechenden Kontaktkraft eine geeignete und gesteuerte Polarisationsdrehkraft an denselben anzulegen.
Gemäß einem weiteren Aspekt dieser Erfindung besteht der elastische Zwischenträger aus einer Mehrzahl von radialen Blattfedern, die entweder durch ein internes oder durch ein externes Ringelement miteinander verbunden sind, und die als einstückiger Zwischenträger aus einem Blech gebildet sind.
Gemäß einem weiteren Aspekt dieser Erfindung besteht der O- Ring aus einem ringförmigen Element, das aus Kunststoff hergestellt ist, das sehr widerstandsfähig gegen ein Zusammendrücken ist, und das eine entsprechende Drehelastizität und eine prismatische Querschnittsform aufweist, um einen breiten Kontaktbereich mit den Blattfedern und einen Kontaktkeil mit den Ankern zu gewährleisten.
Gemäß einem weiteren Aspekt dieser Erfindung ist der elastische Zwischenträger für den O-Ring bezüglich den Elektromagneten durch ein Gestell positioniert, das aus einem verschleißfesten Kunststoffmaterial hergestellt ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt dieser Erfindung ist das Positionierungsgestell in der axialen Richtung zwischen zwei Positionen bewegbar, um die Blattfedern auf eine variable Art und Weise vorzuspannen, und um daher die Kraft, die von dem elastischen Zwischenträger auf den O-Ring und die Anker ausgeübt wird, und das zugeordnete Polarisationspaar zu variieren.
Auf diese Weise wird die Antwort der Anker auf die elektromagnetische Anregung geändert, um mit einer vergrößerten Blattfedervorspannung kürzere Gesamtbetriebszeiten für die Drucknadeln und eine schnellere Zyklusrate zu schaffen, obwohl sie mit einer niedrigeren Andruckkraft erkauft werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt dieser Erfindung wird das Positionierungsgestell, das in der axialen Richtung bewegbar ist, ferner ein elastisches Dämpfungselement positionieren und tragen, welches die Ruheposition für die Anker und folglich die Luftspalten der Elektromagneten definiert, mit dem Ergebnis, daß die Drucknadel-Hublänge verringert und ihre Betriebsgeschwindigkeit erhöht ist.
Die Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung und den begleitenden Zeichnungen offensichtlich. Es zeigen:
Fig. 1 eine diametrale Querschnittsansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Nadeldruckkopfes gemäß dieser Erfindung;
Fig. 2 eine Draufsicht, entlang einer axialen Richtung, eines Ankerpositionierungsgestells, von elastischen Druckringen und Vorspannungsblattfedern für den Druckkopf in Fig. 1;
Fig. 3 einen Kräfteplan, der die Wechselwirkungen eines Ankers, eines Elektromagneten, eines elastischen Druckringes und einer Polarisationsblattfeder für den Druckkopf in Fig. 1 darstellt;
Fig. 5 eine diametrale Querschnittsansicht eines axial bewegbaren Positionierungsgestells für eine Modifikation des Druckkopfs in Fig. 1;
Fig. 6 eine fragmentarische Draufsicht, entlang der axialen Richtung, des Positionierungsgestells in Fig.
Fig. 7 eine Schnittansicht, entlang einer Linie I-I in Fig. 6, des Positionierungsgestells und einer Betätigungsplatte, die wirksam ist, um das Gestell axial anzutreiben; und
Fig. 8 eine diametrale Querschnittsansicht, die eine Modifikation des Druckkopfs, der die Elemente von Fig. 7 beinhaltet, zeigt.
Bezugnehmend auf Fig. 1 weist der Druckkopf dieser Erfindung eine Elektromagnet-Anordnung 1 und eine Nadelhaltevorrichtungs-Anordnung 2 auf.
Die Elektromagnet-Anordnung 1 besteht aus einer Metallummantelung 3 in der Form einer zylindrischen Schale mit einer Mittelachse A-A, die der Druckkopfachse entspricht. Innerhalb der Ummantelung sind eine Mehrzahl von Magnetkernen umfangsmäßig verteilt, wobei zwei derartige Kerne 4, 5 in Fig. 1 gezeigt sind.
Jeder Kern weist ein Joch, eine (bezüglich der Achse A-A) nach innen gerichtete Polsäule und eine nach außen gerichtete Polsäule auf.
Über mindestens einer der Polsäulen der verschiedenen Magnetkerne ist eine Anregungswindung 6, 7 angebracht, die um einen Spulenkörper 8, 9 gewunden ist, und die Anschlüsse 10, 11 zum Verbinden der Windung, z.B. durch Verlöten, mit einer gedruckten Schaltungsplatine 12 aufweist, die in der Nähe des unteren Teils der Schale angebracht ist, und die von einer dazwischengelegten Isolationsmembran 13 von derselben weggehalten wird.
Die gedruckte Schaltungsplatine 12 ist mit einem Verbinder 14 für eine Verbindung mit Steuerschaltungen für die Elektromagneten versehen.
Die Magnetkerne und die zugeordneten Windungen sind entweder durch Einfügen in geeignete Sockel oder durch Einkapseln derselben in einem aushärtenden Harz innerhalb der Metallummantelung befestigt, wobei die Polschuhenden alle gesetzt sind, um koplanar zu sein, und um eine flache Widerlageroberfläche für ihre jeweiligen Anker zu bereiten, wenn sich dieselben in dem angezogenen Zustand befinden.
Ein zylindrischer innerer Revolverkopf 15 liefert ein Gehäuse für ein elastisches Lagerungselement 16, vorzugsweise für einen O-Ring, der für den Betätigungsvorrichtungsarm der verschiedenen Anker vorgesehen ist.
Die Nadelhaltevorrichtungs-Anordnung 2 umfaßt ferner eine Ummantelung, die vorzugsweise aus Metall hergestellt ist, in der Form einer zylindrischen Schale 17, welche nach unten in einer axialen Spitze 18 endet, wohin eine Mehrzahl von Andrucknadeln 19, 20 entlang einer zu der Druckkopfachse im wesentlichen parallelen Richtung geführt werden, wobei die Nadeln ein Ende aufweisen, das sich über die Spitze hinaus erstreckt, um ein eingefärbtes Farbband 21 gegen eine Schreibwalze 22 zu drücken.
Die anderen Enden der Nadeln sind jeweils an das Ende eines Betätigungsvorrichtungsarms 23, 24 eines entsprechenden Elektromagnet-Ankers 25, 26 geschweißt oder gelötet.
Ein Gestell 27 mit einer abgeflachten ringförmigen Form um eine zu der Druckkopfachse entsprechenden Achse ist innerhalb der Schale 17 untergebracht.
Positionierungsstifte 28 für das Gestell 27 sind in entsprechenden Sockeln auf der Schale 17 befestigt.
Wie in den Fig. 1 und 2 zu erkennen ist, weist das Gestell mehrere Zapfen 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 und 40 auf, die in Ringen um drei konzentrische Umfangslinien angeordnet sind, und die sich senkrecht zu der Ebene des Gestells erstrecken.
Die Zapfen 29 bis 36 sind um die zwei äußersten Umfangslinien angeordnet und definieren ein ringförmiges Gehäuse für ein elastisches O-Ringelement 41.
Die Zapfenpaare in einem Ring, und die, die zu den äußersten Ringen gehören, definieren ferner die radialen Positionierungsgehäuse für die einzelnen Anker auf den Köpfen der jeweiligen Elektromagneten.
Die Zapfen 37 bis 40 in dem innersten Ring, die weniger als die übrigen hervorstehen, werden die Bewegungen der Betätigungsvorrichtungsarme nicht stören und werden als Paare eine Mehrzahl von Gehäusen für eine entsprechende Mehrzahl von Zähnen 42, 43 eines elastischen sternförmigen Elements 44 definieren, das aus einem flachen Blech gebildet ist, dessen Speichen, wie z.B. die Speichen 45, 46, jeweils eine Blattfeder bilden, die mit ihren Enden auf ringförmigen Erhebungen 47, 48 auf dem Gestell 27 ruht.
Die Blattfedern liegen zwischen dem Gestell 27 und dem O- Ring 41, die jeweils neben einem entsprechenden der Anker angeordnet sind, um einen Zwischenträger mit einer vergleichsweise niedrigen Elastizitätskonstante zu schaffen.
Die Nadelanordnung 2 kann ohne weiteres zusammengesetzt werden, indem das Gestell 27, die sternförmige Blattfeder 44, der O-Ring und die Elektromagnet-Anker vollständig mit ihren Nadeln und Betätigungsvorrichtungsarmen und in dieser Reihenfolge in der Ummantelung 17 plaziert werden.
Die zusammengesetzte Nadelanordnung 2 wird dann mittels Schrauben 49, 50 oder anderen geeigneten Befestigungsvorrichtungen fest an der Elektromagnet-Anordnung 1 angebracht.
Während dieser Operation werden die Anker mit den Elektromagnet-Köpfen zusammenstoßen und mit den Enden ihrer jeweiligen Hebelarme in eine Ruheposition gezwungen, wobei die Hebelarme als Ergebnis der elastischen Verformung der nun vorgespannten Blattfedern unter dem Schub, der von dem O-Ring angelegt ist, auf dem elastischen Widerlagerelement 16 lagern.
Die Komponenten können größenmäßig derart bemessen sein, daß den Blattfedern durch den O-Ring eine deutliche Durchbiegung mitgeteilt wird, wie sie von jeder Blattfeder, die eine ausreichende Schubkraft an ihren entsprechenden Anker anlegt, geliefert wird, um den Anker in Kontakt mit der innersten Kante des innersten Polsäulenendes des entsprechenden Elektromagneten zu halten.
Die Durchbiegung kann um eine oder um mehrere Größenordnungen größer als die möglichen Herstellungstoleranzen für die Polschuhe sein, wodurch jegliche Schubveränderungen aufgrund derartiger Toleranzen hinsichtlich eines gewünschten Nennentwurfschubs vernachlässigbar sind.
Dies ist offensichtlicherweise mit herkömmlichen Druckköpfen, bei denen diese Kontaktkraft lediglich durch eine elastische Verformung des O-Rings erhalten wird, unmöglich zu erreichen.
Somit ist bei diesen Druckköpfen der O-Ring 41 so nahe wie möglich an der Hebelauflage der Anker angeordnet, um zu verhindern, daß der O-Ring unsteuerbare Polarisationsmomente an die Anker anlegt.
Die Ankerpolarisationsaufgabe ist daher anderen Elementen, gewöhnlicherweise Schraubenfedern, zugeteilt, die jeder der Nadeln zugeordnet sind, welche die vorher angeführten Nachteile verursachen.
Andererseits kann gemäß dem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung das Polarisationsmoment als geeigneter Versatz von der Hebelauflage durch den O-Ring angelegt werden.
Wie aus dem kinematischen Diagramm von Fig. 3 zu erkennen ist, würde dann ein Anker 50, der um F (die Magnetkernkante) gedreht wird, einen Schub P erfahren, der durch den O-Ring 53 an dem Arm 51 einer Blattfeder 52 angelegt ist und um einen Abstand 1 von der Hebelauflage F beabstandet ist.
Der Anker 50 und der Arm 51 sind daher einem Moment P x l ausgesetzt.
Da T = K x f gilt, wobei f die Blattfederdurchbiegung und K die Elastizitätskonstante sind, würden Veränderungen in der Durchbiegung f, welche eine oder mehrere Größenordnungen kleiner als f sind, die Größe des Moments nicht merklich beeinflussen, wobei dem Moment durch eine geeignete Auswahl von K und l ein geeigneter Wert gegeben werden kann.
Die Ankerruheposition und der Luftspalt werden durch ein elastisches Element 153, das dem Element 16 in Fig. 1 entspricht, auf welchem das Ende des Armes 51 lagert, definiert.
Alternativ oder gleichzeitig dazu kann die Ruheposition von einem elastischen Element 54 (vorzugsweise von einem O-Ring, der alle Anker umgibt), auf welchem das freie Ende des Ankers 50 lagern würde, definiert werden.
Es sollte angemerkt werden, daß das Vorsehen eines elastischen O-Ringes 41 (Fig. 1), um den Anker gegen die Polschuhenden des Elektromagneten zu halten, bei bekannten Lösungsansätzen notwendig, bei dieser Erfindung jedoch lediglich optional ist, wobei der O-Ring hier lediglich dazu dient, um den Anlegepunkt der Kraft P zu definieren und um einen Verschleiß des Kontaktpunktes zu verhindern.
Gemäß einem weiteren Aspekt dieser Erfindung wird, wie es schematisch in Fig. 4 gezeigt ist, der O-Ring 42 durch ein ringförmiges Element 155 ersetzt, das aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist, das gegen ein Zusammendrücken und eine Abnutzung widerstandsfähig ist, und das eine im Grunde prismatische Querschnittsgestalt aufweist, damit eine flache Widerlageroberfläche 255, die die verschiedenen Blattfedern kontaktiert, und ein geeignet gerundeter Kontaktkeil 55, der die verschiedenen Blattfedern kontaktiert, vorliegt, wodurch der exakte Anlegepunkt der Kraft P und deren Moment definiert wird.
Es sollte ferner bezugnehmend auf Fig. 1 angemerkt werden, daß das Gestell 27 ferner zweckmäßigerweise aus einem verschleißfesten Kunststoffmaterial hergestellt ist, um die Verbindungs- und Positionierungsfunktion zu erfüllen, die die Zapfen für die sich bewegenden Elemente, die durch die Anker gebildet sind, schaffen sollen.
Die Ummantelung 17, die als eine Haltevorrichtung für die Nadelanordnung wirkt, ist ebenso wie die Ummantelung, die die Elektromagneten enthält, vorzugsweise aus einer Leichtmetallegierung hergestellt, um eine gute thermische Leitfähigkeit und wirksame Dissipation der Wärme, die von den Elektromagneten erzeugt wird, zu gewährleisten.
Es ist offensichtlich, daß, falls die Wärmedissipationsfunktion lediglich für die Elektromagnet-Anordnung vorgesehen ist und die Ummantelung 17 aus Kunststoff hergestellt ist, wie es gewöhnlicherweise bei preisgünstigen Druckköpfen der Fall ist, das Gestell 27 dann einstückig mit der Ummantelung 17 gebildet werden kann.
Die Implementierung desselben als diskretes Element wird zusätzlich zu dem im vorhergehenden erwähnten Vorteil des Ermöglichens, daß ein Metallstrukturelement zum Halten der Nadeln und Anker verwendet wird, jedoch weitere wichtige Vorteile bieten.
Gemäß einem weiteren Aspekt dieser Erfindung, der in den Fig. 5, 6 und 7 gezeigt ist, kann das Gestell 27 tatsächlich axial zwischen zwei Positionen bewegt werden, derart, daß die Blattfedern um ein größeres oder kleineres Ausmaß durchgebogen werden, und daß dieselben abhängig davon, wie nahe dasselbe zu den Elektromagneten gebracht worden ist, ein variierendes Moment an die Anker anlegen.
Die dynamische Ankerantwort auf eine Anregung der Elektromagneten kann daher auf verschiedene Betriebsanforderungen zugeschnitten werden, besonders auf das Drucken auf dünne einzelne Blätter, das eine niedrigere Andruckkraft benötigen würde, oder auf das Drucken mehrerer Durchschläge, das eine höhere Andruckkraft benötigen würde.
Während das Widerstandsmoment, das die Blattfeder an die Anker anlegt, zunimmt, wird auch die Nadelvorschubzeit zunehmen, und die Anschlaggeschwindigkeit (und folglich der Wert der kinetischen Energie, der in eine Andruckenergie umgewandelt wird) wird abnehmen.
Die Rückkehrzeit der Nadeln und der Anker zu ihren Ruhepositionen wird sich jedoch zwangsläufig um ein viel größeres Ausmaß verringern, wodurch die Gesamtbetriebszeit reduziert wird, und wodurch es ermöglicht wird, daß eine höhere Andruckrate verwendet wird, wenn auch auf Kosten einer niedrigeren Andruckkraft
Dies wird erreicht, indem die flache Seite des Gestells, die von der Seite entfernt ist, die die Blattfedern trägt, mit einer Mehrzahl von radialen Zähnen 56, 57 und 58, die einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen, versehen wird, zwischen denen eine entsprechende Mehrzahl von radialen Ausnehmungen 59, 60 und 61 angeordnet ist, deren Querschnittsformen an die der Zähne angepaßt sind.
Die Zahnhöhe kann zweckmäßigerweise in der Größenordnung von einigen Zehntel Millimetern liegen.
Zwischen dem Gestell 27 und dem flachen unteren Teil der Ummantelung 17 ist eine Metallplatte 62 mit einer ringförmigen Form plaziert, die passende Abmessungen, die beispielsweise gleich denen des Gestells 27 sind, und die eine Dicke von beispielsweise 0,5 mm aufweist, wobei dieselbe ferner mit einer Mehrzahl von radialen Zähnen versehen ist, die in Form und Größe mit denen auf dem Gestell 27 identisch sind.
Die Platte 62 ist mit Umfangsschlitzen 63 versehen, durch welche die Stifte 28 des Gestells 27 geführt sind.
Die Schlitze 63 sind wirksam, um die Platte 62 in Zusammenwirkung mit den Stiften 28 hinsichtlich des Gestells 27 und der Ummantelung 17 axial zu positionieren, und um zu ermöglichen, daß die Platte um einen vorbestimmten Winkel um ihre Achse gedreht wird.
Durch diese Drehung können die Plattenzähne von einer Position, in der dieselben in die Gestellausnehmungen passen, zu einer Position bewegt werden, in der dieselben neben den Gestellzähnen angeordnet sind und dieselben axial auf die Anker zu um einen Abstand, der gleich der Zahnhöhe ist, verschieben.
Um diese Bewegung zu steuern, ist die Platte 62 geeignet mit einem umfangsmäßigen L-förmigen Tragarm 64 versehen, dessen Ende durch eine zweckmäßige Schlitzöffnung 65 aus der Ummantelung hervorsteht.
Die Betätigungsvorrichtungselemente, die sich außerhalb des Druckkopfes befinden und die nicht gezeigt sind, können auf dem Tragarm 64 wirken, um die Platte 62 zu einer ihrer Positionen zu treiben.
Beispielsweise ist es offensichtlich, daß ein Druckkopf der beschriebenen Art gewöhnlicherweise auf einer Druckwagenan- Ordnung, die entlang von Führungsschienen verläuft, befestigt werden würde, und daß die Betätigung durch Laufbegrenzungselemente erhalten werden könnte, welche unter Verwendung der relativen Bewegung des Druckkopfs den Tragarm jeweils in eine der beiden Richtungen bewegen würde.
Die Betätigung kann ferner durch Kombinieren der Druckkopfbewegung mit dem Betrieb (beispielsweise durch einen Elektromagneten) eines Stiftes erreicht werden, um mit dem Tragarm 64 während der Druckkopfbewegung entlang den Führungsschienen zusammenzustoßen.
Um den Reibungswiderstand zwischen der Platte 62 und der Ummantelung 17 zu reduzieren, kann ein Blatt 85 aus einem Antifriktions-Kunststoff, wie z.B. aus Polyester, Polyamid (Nylon) oder Polytetrafluorethylen (Teflon) zwischen diesen zwei Elementen vorgesehen sein.
Fig. 8, die zu Fig. 1 ähnlich ist, zeigt eine weitere mögliche Verbesserung bekannter Druckköpfe, welche sich aus der Verwendung eines sich bewegenden Gestells, um die Ankerpolarisationsmomente zu variieren, ergibt.
Es ist bekannt, z.B. aus der Europäischen Veröffentlichung EP-A-418433, daß, um das Verhalten eines Druckkopfes zu optimieren, um die Dicke des Andrucksubstrats und die Anzahl der Durchschläge, die gedruckt werden sollen, aneinander anzupassen, ein Element angeordnet werden kann, um den Luftspalt, wenn sich die Anker in Ruhe befinden, derart zu verändern, um den Nadelhub für verschiedene Betriebssituationen einzustellen
Gemäß einem Aspekt dieser Erfindung kann diese zusätzliche Funktion ohne weiteres geschaffen werden, indem ein Gestell 27 verwendet wird, welches axial bewegbar ist und welches außerhalb der Blattfedern 45 und 46 zum Aufnehmen eines elastischen Anschlags, gegen welchen die freien Ankerenden anstoßen, mit einem umfangsmäßigen Sockel gebildet ist.
Wie es in Fig. 8 gezeigt ist, in der die zu Fig. 1 äquivalenten Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, erstreckt sich das Gestell 27 umfangsmäßig als eine ringförmige Stütze 66, die einen O-Ring 67 aufnimmt.
Das Gestell 27 ist an ihrer flachen Unterseite mit Zähnen versehen, wie es im Vorhergehenden in Verbindung mit den Fig. 5, 6 und 7 beschrieben wurde.
Zwischen dem Gestell 27 und der Ummantelung 17 ist eine ringförmige Platte 62 plaziert, die ebenfalls komplementär zu dem Gestell 27 mit Zähnen versehen ist, und die betreibbar ist, um ihre Zähne zwischen die Ausnehmungen auf dem Gestell 27 an einer neben den Zähnen desselben angeordneten Position einzusetzen.
Somit kann das Gestell 27 zwischen zwei Positionen über einer Laufstrecke, welche gleich der Zahnhöhe ist, axial bewegbar gemacht werden.
Wenn sich das Gestell 27 in der von den Elektromagnet-Anordnungen entferntesten Position befindet, werden die Blattfedem jeweils einen Schub P1 und ein Moment M1 an jeden der Anker anlegen, die die Anker in einer Ruheposition halten, die durch ein Widerlagerelement 16, das mit den Enden der Ankerbetätigungsvorrichtungsarme zusammenstößt, definiert ist.
In dieser Position würde der O-Ring 67 mit den freien Enden der Anker nicht zusammenstoßen, und die Ankerspalt H1 würde alleinig durch das Element 16 bestimmt sein.
Wenn sich das Gestell 27 in der zu der Elektromagnet-Anordnung am nächsten gelegenen Position befindet, werden die Blattfedern jeweils einen Schub P2 > P1 und ein Moment M2 > M1 an jeden der Anker anlegen und dieselben in einer Ruheposition halten, die in diesem Fall durch die freien Ankerenden, die mit dem O-Ring 67 zusammenstoßen, definiert werden kann, wobei der O-Ring auf den Ankern einen Spalt von H2 < H1 auferlegen würde.
Die Spaltveränderung ΔH steht nicht notwendigerweise mit der Zahnhöhe und der axialen Hublänge des Gestells in Verbindung und ist nicht gleich zu denselben, die ausgewählt werden kann, um gerade mit der gesuchten Veränderung des Moments M übereinzustimmen.
Die Spaltveränderung ΔH hängt lediglich von dem Zusammenstoßen des O-Ringes 67 mit dem Anker ab, die ausgewählt werden kann, um jeden möglichen Wert, der kleiner als die Hublänge des Gestells 27 ist, anzunehmen.
Ein Druckkopf wie der, der in Fig. 8 gezeigt ist, ermöglicht daher zwei Parameter mit besonderer Bedeutung, nämlich das Polarisationsmoment, das an die Anker angelegt ist, und der Spalt, die unabhängig variiert werden können.
Zusätzlich zu diesem Parameter verändernden Merkmal können offensichtlicherweise die Anregungscharakteristika der Elektromagneten geändert werden.
Als Endergebnis ergibt sich daraus ein Druckkopf, der einen einfachen und kompakten Aufbau besitzt, der einstückig mit den Ankern ausgeführte Nadeln aufweist, der sehr vielseitig ist, und der eine Vielzahl von Betriebsanforderungen mit einem optimalen Verhalten erfüllen kann.
Die vorhergehende Beschreibung deckt lediglich einige bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung ab, wobei an denselben offensichtlicherweise viele Änderungen vorgenommen werden können.
Insbesondere kann die Elektromagnet-Anordnung 1 einen vereinheitlichten Block aufweisen, der durch Einkapseln der Elektromagneten und der gedruckten Schaltung unter Kunststoff gebildet ist, wodurch der Bedarf nach einer Metallgehäuseummantelung beseitigt wird.
Ferner können die Ummantelung 17 und die Spitze 18, die die Nadeln und die Anker enthalten, aus Kunststoff anstelle von Metall hergestellt werden.
Zusätzlich kann die mit Zähnen versehene Platte, die das Gestell 27 betätigt, durch ein Gleitelement oder ein anderes äquivalentes Element ersetzt werden, das wirksam ist, um das Gestell 27 axial zu verschieben.

Claims

1. Ein Nadeldruckkopf, der eine Mehrzahl von Elektromagneten und eine entsprechenden Mehrzahl von Ankern (25, 26) aufweist, die jeweils mit einem Betätigungsvorrichtungsarm (23, 24) versehen sind, der in Zusammenwirkung mit einem Anker, der neben einem der Elektromagneten angeordnet ist, einen einer Mehrzahl von Hebeln erster Ordnung jeweils zum Betätigen einer Andrucknadel (11, 20) bildet,

dadurch gekennzeichnet, daß der Nadeldruckkopffolgende Merkmale aufweist:

eine Mehrzahl von Andrucknadeln (19, 20), die jeweils an einem freien Ende eines Betätigungsvorrichtungsarms (23, 24) eines entsprechenden Ankers der Anker (25, 26) befestigt ist;

ein elastisches Element (41) zum Halten jedes der Hebel in Kontakt mit einer entsprechenden Hebelauflage, die durch jeden der Elektromagneten gebildet ist; und

eine Mehrzahl von Blattfedern (45, 46), die mit einem Druck zum Anlegen eines vorbestimmten Polarisationsmoments, jeweils durch das elastische Element (41), an einen entsprechenden der Hebel vorgespannt ist, wobei eine erste Ruheposition der Hebel, wie sie durch das Polarisationsmoment auferlegt ist, von einem ersten Widerlagerelement (16) für ein freies Ende der Hebel definiert ist.

2. Ein Druckkopf gemäß Anspruch 1, bei dem die Elektromagneten und die Hebel radial um eine Mittelachse verteilt sind, wobei die Anker bezüglich der Achse die äußersten Abschnitte der Hebel bilden, und die Blattfedern an einem ihrer Enden mittels eines ringförmigen Elements zu einem einheitlichen sternförmigen Blattfederelement, das senkrecht zu der Achse liegt, miteinander verbunden sind.

3. Ein Druckkopf gemäß Anspruch 2, bei dem das elastische Element ein O-Ring ist.

4. Ein Druckkopf gemäß Anspruch 2, bei dem das elastische Element ein Ring aus einem verschleißfestem Material ist, der einen Prisma-artigen Querschnitt und eine Lagerungsoberfläche für die Blattfedern und einen Druckkeil für die Hebel aufweist.

5. Ein Druckkopf gemäß Anspruch 2, der ein Gestell aus einem verschleißfesten Material zum Tragen des sternförmigen Blattfederelements aufweist, das wirksam ist, um das elastische Element und die Anker zu positionieren, das aus einem flachen ringförmigen Element besteht, das zu der Achse koaxial ist, und das mit einer Mehrzahl von Positonierungszapfen versehen ist, die in einer Mehrzahl von Ringen angeordnet und innerhalb einer Ummantelung, die die Anker, die Betätigungsvorrichtungsarme und die Nadeln enthält, untergebracht sind.

6. Ein Druckkopf gemäß Anspruch 5, der eine Einrichtung zum axialen Verschieben des Gestells zwischen der vorbestimmten ersten und zweiten Position aufweist.

7. Ein Druckkopf gemäß Anspruch 6, bei dem die Verschiebungseinrichtung ein ringförmiges Element aufweist, das zwischen dem Gestell und der dasselbe aufnehmenden Ummantelung plaziert ist, und das mit erhöhten Zähnen, die mit den entsprechenden erhöhten Zähnen auf dem Gestell zusammenwirken, versehen ist.

8. Ein Druckkopf gemäß Anspruch 5, der ein zweites ringförmiges Widerlagerelement für die äußersten Enden der Anker aufweist, die von dem Gestell getragen und von dem Gestell angetrieben werden, wenn sich das Gestell in einer der vorbestimmten Positionen befindet, um mit den Ankern zusammenzustoßen und um eine zweite Ruheposition für die Hebel zu definieren.