EP0100388B1 - Vorrichtung zum Abführen der Wärme aus Matrixdruckern - Google Patents
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- B41J29/377—Cooling or ventilating arrangements
Definitions
- the invention relates to a device for dissipating the heat from matrix printers, in which the printing elements can be actuated by means of electromagnetic coils, the heat consisting of a coil support made of metal with a base part, over the surface of which the electromagnetic coils carried by the coil support are distributed, via one of the heat conduction low resistance opposing metallic thermal bridge is transferable to an organ of the printer, which is exposed to the ambient air, consists of metal and can be moved in an oscillating manner.
- Such heat dissipation serves to cool the heat caused by the electrical current, which is based on a loss of energy.
- This heat generated by the ohmic resistance of electrical components increases the temperature of the electrical or electronic component in question for hours and ultimately leads to its failure.
- a major problem of heat dissipation from matrix printers arises on the matrix printheads of the high performance class, which means a relatively large number of printing needles and electromagnetic coils which are operated at higher frequencies (approximately 800 Hz and more). The resulting heat leads to failure of the printing needles due to overheating of the electromagnetic coils.
- the electrical circuits in which the electromagnetic coils of the matrix printheads are inserted contain so-called heat pills which switch the printing speed down as the matrix printhead heats up. For example, provided that the thermal pill switches the matrix printer back to 50% and less of its line output at excess temperatures.
- the performance of the matrix printhead and thus its heating also depends on the so-called line fill level, i.e. on the number of filled columns of characters per line. As a guideline, 132 characters per line can be assumed, whereby the line fill level is 100% if 132 characters must be written in a line.
- the invention is therefore based on the object of dissipating the heat from matrix printers in which the printing elements can be actuated by means of electromagnetic coils without appreciably increasing the weight of the component to be moved and without taking up more space for the corresponding cooling elements.
- the object is achieved according to the invention by the fact that the entire outer surface of the base part of the coil carrier rests on a metal shield of a correspondingly large area, and that a metal strip is fastened to the metal shield, which in the operating position of the matrix printhead is connected to the metallic printhead carriage in a thermally conductive connection stands.
- a particularly advantageous combination of heat dissipation by conduction and by transmission can be seen in this device.
- the heat is transferred considerably faster than before by heat conduction to the oscillating organ of the printer, it being possible to select organs that have a corresponding volume.
- this heat is rapidly dissipated to the ambient air by the movement of the organ in question with an increased surface area of this organ. The movement of the relevant organ of the printer therefore saves special forced cooling.
- the metal shield consists of aluminum or an aluminum alloy.
- An increase in the heat conduction from the coil carrier via the metal shield to the print head carriage is also achieved in that the metal strip is formed from a large number of individual wires.
- the device is further developed in that at least the metal shield, the coil carrier and the metal strip form a detachable structural unit, the metal strip being connected to metal holding elements.
- This configuration enables the device to be retrofitted into matrix modules that are already in operation. printer and therefore contributes to their increased performance utilization.
- the metallic holding elements consist of holding springs and that the structural unit can be inserted into latching recesses in the print head carriage by means of the holding springs.
- the heat conduction between the assembly and the print head carriage as well as the quick assembly and the secure fit are improved.
- the retaining springs on the flanks, which are formed in the locking recesses of the print head carriage, are provided with slots.
- the metal plate 1 lies flat on the bottom part of the coil carrier 2, which receives the electromagnetic coils 2a.
- the metal shield 1 is preferably made of aluminum or an aluminum alloy. The materials silver, copper or other good heat conductors made of metal can also be used if they can be acquired on economic terms.
- the actual matrix print head 3 connects to the bobbin 2, inside which the printing needles are arranged (FIG. 3), which are pushed against the print roller 4 and brought back into their starting position.
- the matrix print head 3 can be moved together with the coil carrier 2, the electromagnetic coils 2a and the metal plate 1, which serves as a heat collector, on the print head carriage 5 parallel to the printing roller 4, a round guide rod 5a, a rectangular guide rod 5b and rollers 5c supporting on different sides and 5d form a smooth guide.
- the metal strip 6, which consists of copper and is formed by a large number of individual wires, is fastened to the metal shield 1.
- the metal strip 6 is attached by means of the screws 6a to the underside of the metal plate 1 and is guided around the holding elements 7, whereby a firm contact also takes place.
- the retaining elements 7 form retaining springs 7a at the ends, which are parts of a one-piece sheet metal strip.
- the metal strip is covered at its abutment by the tab 8.
- the coil carrier 2, the electromagnetic coils 2a, possibly the matrix print head 3, the metal shield 1, the metal strip 8 and the metal strip 6 form the structural unit 9 shown in FIG. 1.
- the print head carriage 5 has locking recesses 10a, 1 Ob.
- the locking recesses 10a, 10b are provided with lateral boundaries, the flanks 7b.
- Slits 7c are provided in the holding springs 7a in the region of the adjacent flanks 7b.
- the coil carrier 2 It is possible to attach the metal strip 6, the holding elements 7 or the sheet metal strip 8 directly to the coil carrier 2, the coil carrier 2 being equipped with the properties of the metal shield 1. As a result, the coil carrier 2 then forms the metal shield 1 directly, as a result of which weight can be saved further without impairing the cooling effect of the system.
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abführen der Wärme aus Matrixdruckern, bei denen die Druckelemente mittels Elektromagnetspulen betätigbar sind, wobei die Wärme aus einem aus Metall bestehenden Spulenträger mit einem Bodenteil, auf dessen Fläche die vom Spulenträger getragenen Elektromagnetspulen verteilt sind, über eine der Wärmeleitung einen geringen Widerstand entgegensetzende metallische Wärmebrücke auf ein Organ des Druckers übertragbar ist, das der Umgebungsluft ausgesetzt ist, aus Metall besteht und oszillierend bewegbar ist.
- Eine solche Wärmeabfuhr dient der Kühlung der durch den elektrischen Strom verursachten Wärme, die auf einem Energieverlust beruht. Diese durch den ohm'schen Widerstand erzeugte Wärme von elektrischen Bauteilen steigert über Stunden hinweg die Temperatur des betreffenden elektrischen bzw. elektronischen Bauteils und führt letztlich zu dessen Ausfall.
- Ein wesentliches Problem der Wärmeabfuhr aus Matrixdruckern entsteht an den Matrixdruckköpfen der hohen Leistungsklasse, worunter eine relativ grosse Anzahl von Drucknadeln und Elektromagnetspulen verstanden wird, die mit höheren Frequenzen (etwa 800 Hz und mehr) betrieben werden. Die hierbei entstehende Wärme führt durch Überhitzung der Elektromagnetspulen zu Ausfällen der Drucknadeln.
- Es ist schon vorgeschlagen worden, Matrixdruckköpfe mitvergrösserter Oberfläche, d.h. über ein metallisches Gehäuse, das mit einer Vielzahl von Kühlrippen versehen ist, zu kühlen (DE-OS 3 133 083). Hierbei sind die grösseren Abmessungen des Matrixdruckkopfes in Anbetracht der engen Raumverhältnisse im Druckbereich des Matrixdruckers nachteilig und ausserdem entsteht die Forderung nach einem stärkeren Antrieb wegen des grösseren Gewichtes.
- Es ist ausserdem bekannt, Matrixdruckköpfe mit einer Zwangskühlung auszustatten (JA-Patentanmeldung Nr. 53-163 626), wobei der Spulenträger in einem schallisolierenden Gehäuse mittels verdampfbarem Kühlmittel umgeben ist, das durch einen auf dem Gehäuse aufgesetzten Wärmetauscher rückkondensiert wird und wobei die Wärme an die Umgebungsluft abgegeben wird.
- Eine andere bekannte Lösung (DE-A-2 726 149) sieht ebenfalls ein schallisolierendes Gehäuse vor, indem der Druckelementträger, eine aus Aluminium gefertigte halbkreisförmige Scheibe, die mit der Umgebungsluft in wärmeleitender Verbindung steht, für ein möglichst grosses Wärmeaufnahmevermögen ausgelegt ist.
- Die eingangs bezeichnete Vorrichtung ist aus der DE-Gbm-Schrift 8 005 330 bekannt. Auch beschreibt diese Vorveröffentlichung eine Vorrichtung, bei der die Spulen der Elektromagnete mit einem Band aus dünnen Kupferdrähten in Wärmekontakt gebracht sind und die Wärme über das Band auf ein Kühlblech abgeführt wird. Es werden dort auch zur besseren Wärmeabführung Kühlrippen angegeben, die an den Elektromagneten angebracht sind.
- Im allgemeinen enthalten die elektrischen Schaltungen, in denen die Elektromagnetspulen der Matrixdruckköpfe eingefügt sind, sogenannte Wärmepillen, die bei zunehmender Erwärmung des Matrixdruckkopfes die Druckgeschwindigkeit herunterschalten. So ist z.B. vorgesehen, dass die Wärmepille bei Übertemperaturen den Matrixdrucker auf 50% und weniger seiner Zeilenleistung zurückschaltet. Die Leistung des Matrixdruckkopfes und damit seine Erwärmung hängt ausserdem vom sogenannten Zeilenfüllungsgrad ab, d.h. von der Anzahl der ausgefüllten Zeichenspalten pro Zeile. Als Richtwert kann von 132 Zeichen pro Zeile ausgegangen werden, wobei der Zeilenfüllungsgrad 100% beträgt, wenn in einer Zeile 132 Zeichen geschrieben werden müssen.
- Es ist verständlich, dass bei Matrixdruckern, deren Matrixdruckköpfe 100 Zeichen/sec und mehr erzeugen, höhere Frequenzen erforderlich sind. Dementsprechend nimmt die Erwärmung der Matrixdruckköpfe in der höchsten Leistungsklasse erheblich zu, wobei von einer potentiellen Steigerung der abzuführenden Wärme auszugehen ist.
- Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, die Wärme aus Matrixdruckern abzuführen, bei denen die Druckelemente mittels Elektromagnetspulen betätigbar sind, ohne das Gewicht des zu bewegenden Bauteiles merklich zu erhöhen und ohne mehr Raum für die entsprechenden Kühlelemente zu beanspruchen.
- Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss da: durch gelöst, dass das Bodenteil des Spulenträgers mit seiner gesamten Aussenfläche an einem Metallschild von entsprechend grosser Fläche anliegt, und dass an dem Metallschild ein Metallband befestigt ist, das in Betriebslage des Matrixdruckkopfes mit dem metallischen Druckkopfschlitten in wärmeleitfähiger Verbindung steht. In dieser Vorrichtung ist eine besonders vorteilhafte Kombination einer Wärmeabfuhr durch Leitung und durch Übertragung zu erblicken. Einesteils wird nämlich die Wärme erheblich schneller als bisher durch Wärmeleitung auf das oszillierend bewegte Organ des Druckers übertragen, wobei solche Organe ausgewählt werden können, die ein entsprechendes Volumen aufweisen. Ausserdem wird diese Wärme durch die Bewegung des betreffenden Organs bei erhöhter Oberfläche dieses Organs schnell an die Umgebungsluft abgeführt. Die Bewegung des betreffenden Organs des Druckers erspart daher eine besondere Zwangskühlung.
- Eine wirtschaftliche Herstellung dieses Metallschildes sowie die entsprechend gewünschten physikalischen Wirkungen werden dadurch erzielt, dass der Metallschild aus Aluminium bzw. einer Aluminium-Legierung besteht.
- Eine Erhöhung der Wärmeleitung von dem Spulenträger über den Metallschild bis auf den Druckkopfschlitten wird ausserdem dadurch erzielt, dass das Metallband aus einer Vielzahl von Einzeldrähten gebildet ist.
- Die Vorrichtung ist ausserdem dahingehend weitergebildet, indem zumindest der Metallschild, der Spulenträger und das Metallband eine lösbare Baueinheit bilden, wobei das Metallband an metallische Halteelemente angeschlossen ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht den nachträglichen Einbau der Vorrichtung in bereits in Betrieb befindliche Matrix-drucker und trägt daher zu deren gesteigerten Leistungsausnutzung bei.
- Nach der weiteren Erfindung ist vorgesehen, dass die metallischen Halteelemente aus Haltefedern bestehen und dass die Baueinheit mittels der Haltefedem in Rastausnehmungen des Druckkopfschlittens einsetzbar ist. Diese Gestaltung unterstützt eine schnelle Montage bei nachträglicher Ausrüstung des Matrixdruckers mit der erfindungsgemässen Kühlvorrichtung.
- Nach der weiteren Erfindung werden die Wärmeleitung zwischen der Baueinheit und dem Druckkopfschlitten sowie die schnelle Montage und der sichere Sitz verbessert. Hierzu ist vorgesehen, dass die Haltefedern an Flanken, die in den Rastausnehmungen des Druckkopfschlittens gebildet sind, mit Schlitzen versehen sind.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
- Es zeigen
- Fig. 1 eine Ansicht von der Rückseite auf den Metallschild des vom Matrixdrucker entfernten Matrixdruckkopfes,
- Fig. 2 die Ansicht von der Rückseite auf den Metallschild des in den Druckkopfschlitten eingesetzten Matrixdruckkopfes und
- Fig. 3 den Matrixdruckkopf auf dem Druckkopfschlitten in Seitenansicht.
- Der Metallschild 1 liegt flächenhaft an dem Bodenteil des Spulenträgers 2, der die Elektromagnetspulen 2a aufnimmt. Der Metallschild 1 besteht vorzugsweise aus Aluminium bzw. einer Aluminiummlegierung. Die Werkstoffe Silber, Kupfer oder andere gute Wärmeleiter aus Metall können ebenfalls verwendet werden, wenn diese zu wirtschaftlichen Bedingungen zu erwerben sind. An den Spulenträger 2 schliesst sich der eigentliche Matrixdruckkopf 3 an, in dessen Innerem die Drucknadeln angeordnet sind (Fig. 3), die gegen die Druckwalze 4 gestossen und wieder in ihre Ausgangsposition zurückgeholt werden. Der Matrixdruckkopf 3 ist zusammen mit dem Spulenträger 2, den Elektromagnetspulen 2a und dem Metallschild 1, der als Wärmesammler dient, auf dem Druckkopfschlitten 5 parallel zur Druckwalze 4 verschiebbar, wobei eine runde Führungsstange 5a, eine rechteckige Führungsstange 5b und nach verschiedenen Seiten stützende Rollen 5c und 5d eine leichtgängige Führung bilden.
- An dem Metallschild 1 ist das Metallband 6 befestigt, das aus Kupfer besteht und durch eine Vielzahl von Einzeldrähten gebildet wird. Das Metallband 6 ist mittels der Schrauben 6a an die Unterseite des Metallschildes 1 anliegend befestigt und hierbei um die Halteelemente 7 herumgeführt, wobei ebenfalls eine feste Berührung stattfindet.
- Die Halteelemente 7 bilden an den Enden Haltefedem 7a, die Teile eines einstückigen Blechstreifens sind. Das Metallband wird an seiner Stossstelle durch die Lasche 8 abgedeckt. Der Spulenträger 2, die Elektromagnetspulen 2a, ggf. der Matrixdruckkopf 3, der Metallschild 1, der Blechstreifen 8 und das Metallband 6 bilden die in Fig. 1 gezeigte Baueinheit 9.
- Der Druckkopfschlitten 5 weist Rastausnehmungen 10a, 1 Ob auf. Die Rastausnehmungen 10a, 10b sind mit seitlichen Begrenzungen, den Flanken 7b, versehen. In den Haltefedern 7a sind im Bereich der angrenzenden Flanken 7b Schlitze 7c vorgesehen. Beim Einstecken der Baueinheit 9 in die Rastausnehmungen 10a, 10b des Druckkopfschlittens 5 gleichen aufgrund der Schlitze 7c die geteilten Haltefedern 7a Unebenheiten im Druckkopfschlitten 5 aus.
- Es besteht die Möglichkeit, an den Spulenträger 2 das Metallband 6, das Halteelemente 7 bzw. den Blechstreifen 8 unmittelbar anzubringen, wobei der Spulenträger 2 mit den Eigenschaften des Metallschildes 1 ausgestattet wird. Dadurch bildet dann der Spulenträger 2 unmittelbar den Metallschild 1, wodurch weiter an Gewicht gespart werden kann, ohne die Kühlwirkung des Systems zu beeinträchtigen.
Claims (6)
1. Vorrichtung zum Abführen der Wärme aus Matrixdruckern, bei denen die Druckelemente mittels Elektromagnetspulen (2a) betätigbar sind, wobei die Wärme aus einem aus Metall bestehenden Spulenträger (2) mit einem Bodenteil, auf dessen Fläche die vom Spulenträger (2) getragenen Elektromagnetspulen (2a) verteilt sind, über eine der Wärmeleitung einen geringen Widerstand entgegensetzende metallische Wärmebrücke auf ein Organ des Druckers übertragbar ist, das der Umgebungsluft ausgesetzt ist, aus Metall besteht und oszillierend bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenteil des Spulenträgers (2) mit seiner gesamten Aussenfläche an einem Metallschild (1) von entsprechend grosser Fläche anliegt, und dass an dem Metallschild (1) ein Metallband (6) befestigt ist, das in Betriebslage des Matrixdruckkopfes (3) mit dem metallischen Druckkopfschlitten (5) in wärmeleitfähiger Verbindung steht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallschild (1) aus Aluminium bzw.einer Aluminium-Legierung besteht.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallband (6) aus einer Vielzahl von Einzeldrähten gebildet ist.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Metallschild (1), der Spulenträger (2) und das Metallband (6) eine lösbare Baueinheit (9) bilden, wobei das Metallband (6) an metallische Halteelemente (7) angeschlossen ist.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen Halteelemente (7) aus Haltefedern (7a) bestehen, und dass die Baueinheit (9) mittels der Haltefedern (7a) in Rastausnehmungen (10a, 10b) des Druckkopfschlittens (5) einsetzbar ist.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltefedern (7a) an Flanken (7b), die in den Rastausnehmungen (10a, 10b) des Druckkopfschlittens (5) gebildet sind, mit Schlitzen (7c) versehen sind.
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