EP0314851B1

EP0314851B1 - Matrixnadeldrucker mit verstellbarer Drucknadelführung

Info

Publication number: EP0314851B1
Application number: EP87730139A
Authority: EP
Inventors: Clemens Dipl.-Ing.(Fh) Kaufmann
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1987-11-06
Filing date: 1987-11-06
Publication date: 1992-02-12
Anticipated expiration: 2007-11-06
Also published as: EP0314851A1; DE3776698D1; US4900167A; JPH01154764A; ATE72545T1

Description

Die Erfindung betrifft einen Matrixnadeldruckkopf mit verstellbarer Drucknadelführung, wobei eine Drucknadelantriebsbaugruppe und eine einem Druckwiderlager zugewandte Drucknadelführungsbaugruppe mit einem die Drucknadeln führenden Gehäuse vorgesehen sind und im Bereich der Drucknadelführungsbaugruppe ein Elektrohubmagnet mit Einstellschraube für den Magnetkern, der eine Einheit zusammen mit einem Nadelführungsträger bildet, auf einen Arbeitsluftspalt einstellbar und damit der Nadelführungsträger zwischen zwei fest einstellbaren Positionen hin- und herbewegbar ist.
Ein solcher Matrixdruckkopf ist aus der DE-A-34 12 856 bekannt, Der Nadelführungsträger ist allerdings durch einen langgestreckten Führungshebel gebildet, der um ein rückwärtiges spielfreies Gelenk schwenkbar ist und somit bewegt sich der Führungshebel mit seinem Ende auf einem Kreisbogen. Die äußeren Drucknadeln auf dem Kreisbogen müßten demzufolge jeweils längere, d.h. unterschiedliche Hubwege zurücklegen, was jedoch wegen der unter sich gleichen Drucknadelantriebe nicht möglich und auch wenig sinnvoll ist. Zudem unterliegen die äußeren auf dem Bewegungsbogen liegenden Drucknadeln noch der stärkeren Wölbung eines im Querschnitt kreisförmigen Druckwiderlagers, so daß auch dort Hubweg fehlt, um für alle Drucknadeln eine gleichgrpße Aufschlagkraft zu erreichen. Eine solche gleichgroße Aufschlagkraft wäre besonders für einen Aufzeichnungsträger und mehrere Durchschläge wünschenswert.
Die bekannte Lösung macht im übrigen von einer Einstellschraube keinen Gebrauch. Eine solche Einstellschraube ist jedoch z. B. aus der nachstehend genannten DE-A1-43 12 854 bekannt.
Derartige Matrixnadeldruckköpfe mit verstellbarer Drucknadelführung dienen dem Erzeugen von Schönschrift in unterschiedlichen Stufen, so z.B. dem Erzeugen von NLQ-Schrift (near letter quality) und auch von LQ-Schrift (letter quality = Korrespondenzschrift). Hierbei werden nach einem Druckpaß, d.h. nach dem Durchlaufen einer Schreibzeile in einem zweiten Druckpaß oder in einem auf den ersten Druckpaß folgenden Rückdruckpaß die Drucknadelführung um weniger als einen Nadelabstand (ca. 0,3 mm) verstellt, wodurch die Nadelabstandslücken durch weitere Druckpunkte ausgefüllt werden. Das Verstellen der Drucknadelführung bedarf daher einer sehr hohen Genauigkeit zwischen zwei feststehenden Positionen (Anschlägen), wobei die Drucknadeln in einem Nadelführungsstein geführt sind, der aus einem ähnlichen Werkstoff wie Lagersteine für Kleinuhren hergestellt ist.
Es ist ferner bekannt (DE-OS 34 12 854; DE-OS 34 03 795; DE OS 34 12 855; US-Patent 4,640,623), bei sehr langen Drucknadeln, die ein sehr langes, die Drucknadeln führendes Gehäuse benötigen, innerhalb oder außerhalb dieses Gehäuses einen Elektrohubmagneten anzuordnen, der etwa, längs der Drucknadeln und zu diesen etwa parallel verläuft.
In diesem Fall befindet sich die Drucknadelführung und dieser Nadelführungsstein an einem relativ langen Hebelarm, der meist im Bereich der Drucknadelantriebsbaugruppe um ein Gelenk schwenkbar gelagert ist. Die
Bewegung des Nadelführungssteins auf einem Bogen mit dem Radius gleich der Länge des Hebelarmes ist zwar nachteilig, weil sich in einem gewissen Verstellbereich die Sehnenhöhe des Bogens bemerkbar macht. Jedoch wurde bisher dieser Nachteil als zulässig betrachtet. Insoweit haben sich derartige verstellbare Drucknadelführungen in Tausenden von Matrixnadeldruckköpfen bewährt.
Sehr lange Drucknadeln haben sich jedoch in der Zwischenzeit als äußerst nachteilig aus folgenden Gründen erwiesen: Die größere Masse längerer Drucknadeln behindert die Druckfrequenz, d.h. eine kleinere Masse macht eine Erhöhung der Druckfrequenz möglich. Mit kleinerer Masse sind die gewünschten kürzeren Beschleunigungszeiten zu erreichen. Kürzere Drucknadeln bedeuten jedoch ein kürzeres Gehäuse der Drucknadelführungsbaugruppe. Damit ist jedoch ein kürzerer Hebelarm verbunden, an dem der Nadelführungsträger befestigt ist. Der kürzere Hebelarm bedeutet eine Verminderung des Radius', d.h. eine stärkere Krümmung des Bogens, auf dem der Nadelführungsstein hin- und herbewegbar ist. Gleichzeitig muß aber berücksichtigt werden, daß kürzere Drucknadeln steifer sind als längere und daher schwerer gebogen werden können, was wiederum bedeutet, daß eine größere Antriebskraft wegen erhöhter Reibung in den Führungsebenen durch die Drucknadelantriebsbaugruppe aufgebracht werden muß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Matrixnadeldruckkopf mit verstellbarer Drucknadelführung zu schaffen, die für kürzere, biegungssteifere Drucknadeln geeignet ist.
Die gestellte Aufgabe wird bei dem eingangs bezeichneten Matrixnadeldruckkopf erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Elektrohubmagnet mit seiner Spulenmittelachse senkrecht zur in Druckrichtung der Drucknadeln verlaufenden Mittelachse des Matrixnadeldruckkopfes angeordnet ist und daß der in einer Führung bewegbare Magnetkern mit einem parallel verstellbaren Nadelführungsträger verbunden ist. Diese Lösung beseitigt zunächst bei kurzen wie auch bei langen Drucknadeln die nachteiligen Folgen der Schwenkbewegung des Nadelführungssteins, der nur noch senkrecht zur Mittelachse des Matrixdruckkopfes bewegt werden kann. Sodann wird durch die Befestigung des Nadelführungsträgers am Magnetkern der Nadelführungsträger aus dem Magnetflußkreis des Elektrohubmagnets herausgenommen, wodurch der Magnetflußkreis kürzer wird und eine bessere Energieausnutzung stattfindet. Die Ausgliederung des Nadelführungsträgers aus dem Magnetflußkreis bedeutet gleichzeitig, daß dieser nicht mehr aus schweren Eisenwerkstoffen hergestellt werden muß, sondern aus leichten Werkstoffen, so daß für diesen bewegten Teil entscheidend an Gewicht gespart werden kann.
Die Führung des bewegbaren Magnetkerns kann dadurch besonders vorteilhaft, weil einfach, verwirklicht werden, indem der Elektrohubmagnet eine Kernbuchse aufweist, in der der mit dem Nadelführungsträger verbundene Magnetkern geführt ist.
Eine zusätzliche Verbesserung der Magnetflußverhältnisse tritt dadurch ein, daß an der zur Mittelachse abgewandten Seite der Kernbuchse eine Gewindemutter angeordnet ist, in der eine solche Einstellschraube vorgesehen ist, die mit dem Magnetkern innerhalb des Elektrohubmagnets den einstellbaren Arbeitsluftspalt bildet. Diese Lösung bedeutet einen geringeren Streufluß des Elektromagneten und damit eine höhere Anzugskraft im Bereich des Luftspalts. Da die Einstellschraube in den Magnetflußkreis als Magnetfluß führendes Teil integriert wurde, entfällt eine separate Einstellschraube gegenüber bisher.
Vorteilhafterweise werden die zwei fest einstellbaren Positionen des Nadelführungsträgers dadurch gewährleistet, daß zwischen dem Nadelführungsträger und dem am Gehäuse der Drucknadelführungsbaugruppe festen Elektrohubmagnet eine gebogene Flachfeder angeordnet ist.
Die Bauweise der verstellbaren Drucknadelführung wird noch dadurch verbessert, daß der Nadelführungsträger einen im wesentlichen winkelförmigen Bauteil bildet, an dessen erstem Schenkel der Magnetkern und an dessen zweitem Schenkel der Nadelführungsstein befestigt sind.
Die herausgestellte Parallelführung des Nadelführungsträgers wird außerdem ohne großen Aufwand dadurch gebildet, daß der winkelförmige Bauteil mit dem zweiten Schenkel, an dem der Nadelführungsstein befestigt ist, in einer Führung, die das Gehäuse der Drucknadelführungsbaugruppe bildet, seitlich gelagert ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt, das im folgenden näher beschrieben wird. Es zeigen:

Fig. 1: einen senkrechten Querschnitt durch den Matrixnadeldruckkopf und
Fig. 2: eine Vorderansicht des Matrixnadeldruckkopfes nach Fig. 1.

Der Matixnadeldruckkopf 1 ist mit einer verstellbaren Drucknadelführung 2 ausgerüstet. Er besitzt einen grundsätzlichen Aufbau, der eine Drucknadelantriebsbaugruppe 3 (nur angedeutet) und eine einem Druckwiderlager 4 zugewandte Drucknadelführungsbaugruppe 5 für eine Spalte 6 bildenden Drucknadeln 7 angehören. Die Drucknadeln 7, die z.B. eine Spalte 6 von neun oder zwölf Drucknadeln 7 bilden, werden in einem Gehäuse 8 geführt. Im Bereich der Drucknadelführungsbaugruppe 5 ist für die verstellbare Drucknadelführung 2 ein Elektrohubmagnet 9 angeordnet.
Die Drucknadelführungsbaugruppe 5 ist unter Zwischenfügung von Einstellblechen 10 mittels Schrauben 11 auf eine Platte 3a der Drucknadelantriebsbaugruppe 3 geschraubt.
Der Elektrohubmagnet 9 weist eine Einstellschraube 12 auf, mittels deren der Magnetkern 13 auf einen günstigen Arbeitsluftspalt 14 eingestellt bzw. nach der Montage nachgestellt werden kann. Die Drucknadelführung 2 ist an einem noch näher zu beschreibenden Nadelführungsträger 15 befestigt. Diese Drucknadelführung 2 wird durch den Elektrohubmagnet 9 zwischen zwei fest bestimmten Positionen hin- und herbewegt.
Insbesondere für relativ kurze Drucknadeln 7 (z.B. 27 mm lang) ist der Elektrohubmagnet 9 mit seiner Spulenmittelachse 16 senkrecht zur Mittelachse 17 des Matrixnadeldruckkopfes 1 angeordnet, wobei die Drucknadeln 7 im wesentlichen in Richtung dieser Mittelachse 17 bzw. parallel zur Mittelachse 17 drucken. Der geführte Magnetkern 13 verstellt in der Richtung der Spulenmittelachse 16 den Nadelführungsträger 15 mit der Drucknadelführung 2 parallel in der Weise, daß die Drucknadelführung 2 senkrecht und nicht bogenförmig zur Mittelachse 17 verstellt wird. Hierzu besitzt der Elektrohubmagnet 9 eine Kernbuchse 18, in der der mit dem Nadelführungsträger 15 verbundene Magnetkern 13 gleitend geführt ist. An der am Magnetkern 13 abgewandten Seite ist an dem Elektrohubmagnet 9 eine Gewindemutter 19 angeordnet, in der eine solche Einstellschraube 12 vorgesehen ist, die mit dem Magnetkern 13 etwa in der Mitte der Höhe des Elektrohubmagnets 9 den Arbeitsluftspalt 14 bildet. Diese Einbeziehung des Arbeitsluftspaltes 14 in die Kernbuchse 18 erspart Streuflüsse, so daß mit weniger Energiezufuhr an den Elektroanschlüssen 20 und 21 ausgekommen wird.
Gleichzeitig wird aber bei einer Spannung von 36 V an den Elektroanschlüssen 20 und 21 nur eine Erregerspule 22 benötigt, die bei relativ kurzen Drucknadeln 7 ein sehr kurzes Gehäuse 8 der Drucknadelführungsbaugruppe 5 ergibt. Mit anderen Worten ausgedrückt besitzt die Erregerspule 22 einen äußerst kleinen Durchmesser (maximal 12 mm).
Der Nadelführungsträger 15 wird mittels einer gebogenen Flachfeder 23, die gegen den Rahmen 24 für die Erregerspule 22 anliegt, auf dem Abstand gehalten, der dem Arbeitsluftspalt 14 bzw. dem Verschiebeabstand für die Drucknadelführung 2 entspricht.
Der Nadelführungsträger 15 bildet einen im wesentlichen winkelförmiges Bauteil mit einem ersten Schenkel 15a, an dem der Magnetkern 13 mittels einer Nietverbindung 25 befestigt ist und einen zweiten Schenkel 15b, in dem ein Nadelführungsstein 26 befestigt ist. Dieser zweite Schenkel 15b ist an dem Gehäuse 8 der Drucknadelführungsbaugruppe 5 in einer jeweils seitlich gebildeten Führung 27 bzw. 28 gelagert. Zwischen den Führungen 27 und 28 kann der zweite Schenkel 15b im Maß des Arbeitsluftspaltes 14 auf-und abbewegt werden, je nachdem, wie die Einstellschraube 12 eingestellt ist.

Claims

Matrixnadeldruckkopf (1) mit verstellbarer Drucknadelführung (2), wobei eine Drucknadelantriebsbaugruppe (3) und eine einem Druckwiderlager (4) zugewandte Drucknadelführungsbaugruppe (5) mit einem die Drucknadeln (7) führenden Gehäuse (8) vorgesehen sind und im Bereich der Drucknadelführungsbaugruppe (5) ein Elektrohubmagnet (9) mit Einstellschraube (12) für den Magnetkern (13), der eine Einheit zusammen mit einem Nadelführungsträger (15) bildet, auf einen Arbeitsluftspalt (14) einstellbar und damit der Nadelführungsträger (15) zwischen zwei fest einstellbaren Positionen hin- und herbewegbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Elektrohubmagnet (9) mit seiner Spulenmittelachse (16) senkrecht zur in Druckrichtung der Drucknadeln (7) verlaufenden Mittelachse (17) des Matrixnadeldruckkopfes (1) angeordnet ist und daß der in einer Führung bewegbare Magnetkern (13) mit einem parallel zur Spulenmittelachse (16) verstellbaren Nadelführungsträger (15) verbunden ist.
Matrixnadeldruckkopf nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Elektrohubmagnet (9) eine Kernbuchse (18) aufweist, in der der mit dem Nadelführungsträger (15) verbundene Magnetkern (13) geführt ist.
Matrixnadeldruckkopf nach den Ansprüchen 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß an der zur Mittelachse (17) abgewandten Seite der Kernbuchse (18) eine Gewindemutter (19) angeordnet ist, in der eine solche Einstellschraube (12) vorgesehen ist, die mit dem Magnetkern (13) innerhalb des Elektrohubmagnets (9) den einstellbaren Arbeitsluftspalt (14) bildet.
Matrixnadeldruckkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem Nadelführungsträger (15) und dem am Gehäuse (8) der Drucknadelführungsbaugruppe (5) festen Elektrohubmagnet (9) eine gebogene Flachfeder (23) angeordnet ist.
Matrixnadeldruckkopf nach den Ansprüchen 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Nadelführungsträger (15) einen im wesentlichen winkelförmigen Bauteil bildet, an dessen erstem Schenkel (15a) der Magnetkern (13) und an dessen zweitem Schenkel (15b) der Nadelführungsstein (26) befestigt sind.
Matrixnadeldruckkopf nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der winkelförmige Bauteil mit dem zweiten Schenkel (15b) an dem der Nadelführungsstein (26) befestigt ist, in einer Führung (27,28), die das Gehäuse (8) der Drucknadelführungsbaugruppe (5) bildet, seitlich gelagert ist.