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Die Erfindung betrifft einen Nadeldruckkopf für Matrixdrucker mit
einer achssymmetrischen Magnetjoch-Anordnung, bestehend aus einer
äußeren und einer inneren Reihe von Jochschenkeln, wobei einander
gegenüberliegende, zueinander parallelverlaufende Jochschenkel ein
Magnetjochschenkelpaar mit in einer Ebene liegenden Auflageflächen
für einen Magnetanker bilden, ein Jochschenkel jedes
Magnetjochschenkelpaares eine Elektromagnetspule durchsetzt und der Magnetanker
mit einem Hebelarm an dem hinteren Ende der Drucknadel anliegt, deren
vorderes Ende auf einem Aufzeichnungsträger durch selektives
Bestromen der Elektromagnetspule Druckpunkte erzeugt.
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Derartige Nadeldruckköpfe drucken in Matrixdruckern durch hin- und
hergehende Bewegungen vor dem parallel angeordneten Druckwiderlager
auf dem Aufzeichnungsträger Druckpunkte, die bei kontinuierlichem
bzw. schrittweisem Vorschub des Aufzeichnungsträgers alphanumerische
Zeichen ergeben. Neben der Geschwindigkeit für die Hin- und
Herbewegung des Nadeldruckkopfes ist die Frequenz des Nadeldruckkopfes beim
Abschießen der einzelnen Nadeln von entscheidender Bedeutung für die
Druckgeschwindigkeit, die Druckpräzision und für die Lebensdauer des
Nadeldruckkopfes.
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Es sind Nadeldruckköpfe bekannt, deren Aufbau verhältnismäßig
kompliziert ist, so daß an mehreren Stellen Fertigungsungenauigkeiten
auftreten, die summiert beträchtliche Lagerungsfehler für
Drucknadeln, Magnetanker und andere bewegliche Teile darstellen. Aus diesem
Grund arbeiten derartige Nadeldruckköpfe verhältnismäßig ungenau und
unterliegen einem großen Verschleiß, so daß deren Lebensdauer
beschränkt ist.
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Bei einem bekannten Nadeldruckkopf der eingangs bezeichneten Gattung
(DE-OS 29 09 552) sind ebenfalls jeweils zwei Jochschenkel
beschrieben, deren Stirnflächen die Auflage für den Klappanker bildet. Bei
diesem Gegenstand kippt der Klappanker um eine Kante dieser
bezeichneten Auflagefläche, wenn er sich von der Ruhestellung in
Arbeitsstellung und umgekehrt bewegt. Jedoch ist bei der bekanten Lösung
ein Magnetplattenglied mit Jochschenkeln aus einem Stück aus
magnetischem Sinterpulvermaterial hergestellt, wodurch der Matrixdruckkopf
erheblich an Gewicht zunimmt und außerdem teuer in der Herstellung
ist. Wie sich außerdem zeigt, kann ein derartiges Magnetplattenglied
bezüglich seiner Herstellung wegen der auftretenden Toleranzprobleme
auch nicht sehr genau sein. Die Betriebsweise des bekannten
Nadeldruckkopfes sieht aus einer zurückgezogenen Nadelstellung eine
Ankerbewegung vor, bei der der Anker auf einer Kante des radial inneren
Jochschenkels jeweils aufliegt, bei Bestromen der Elektromagnetspule
gegen den radial äußeren Jochschenkel angezogen wird und hierbei
unter Zusammendrücken eines radial inneren Auflagerringes aus
Kunststoff um die radial äußere Kante des radial äußeren Jochschenkels
schwingt. Eine derartige Bewegung des Ankers ist jedoch nicht
erforderlich, um der Nadel je nach dem angewendeten Prinzip (ballistisches
Prinzip oder Massenprinzip) einen Impuls zu erteilen. Es hat sich
gezeigt, daß es vollkommen ausreichend ist, den Anker gegen die
Auflagefläche des radial äußeren Jochschenkels zu ziehen. In diesem
Fall wird das ballistische Prinzip angewendet. Beim ballistischen
Prinzip, so hat sich weiter gezeigt, wird eine ausreichende Qualität
des Druckpunktes auf dem Aufzeichnungsträger erreicht.
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Es ist weiterhin ein Nadeldruckkopf bekannt (DE-OS 29 10 859), bei
dem an einer Platte nach oben gebogene Zähne als Jochschenkel
vorgesehen sind, so daß ein Formblechkörper entsteht. Allerdings sieht
die bekannte Lösung im Gegensatz zu der oben beschriebenen vor,
innerhalb dieses Formblechkörpers stiftförmige ferromagnetische
Kerne, d. h. radial innere Jochschenkel aus getrennten Teilen
einzusetzen. Diese Stifte sind in Öffnungen der Platte aufgenommen und
dort gestaucht, genietet oder auf andere Weise befestigt. Auch diese
Herstellungstechnik ist aufwendig, teuer und sehr ungenau. So ist
z. B. nicht gewährleistet, daß die Formblechkörper-Joche und die
eingesetzten Stifte, die einander gegenüberliegen, zueinander parellel
verlaufen und eine in einer Ebene liegende Auflagefläche für einen
Magnetanker bilden. Die bekannte Lösung geht außerdem davon aus, die
Elektromagnetspule nur auf dem Stiftkern anzuordnen.
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Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen
Nadeldruckkopf der vorgegebenen Gattung vorzuschlagen, bei dem die für den
Betrieb der Klappanker wichtige Anordnung der Jochschenkel
fertigungstechnisch und maßtechnisch günstig gestaltet ist.
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Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der
Magnetjochkörper aus zwei miteinander verbundenen, in der Grundform
trogförmigen, durch Formstanzen und abschnittsweises Biegen
hergestellten, dünnwandigen Formblechkörpern aus magnetisierbarem
Werkstoff besteht.
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Der Vorteil dieser Bauweise besteht darin, daß die für den
Magnetanker maßgeblichen Auflageflächen an der kritischen Stelle äußerst
genau hergestellt werden können. So ist der herzustellende Gegenstand
nur mit einer einzigen bedeutsamen Herstellungstoleranz belastet und
kann daher sehr genau hergestellt werden. Diese Herstellungstoleranz
beruht auf der Lage der Ankerauflagerfläche zur
Magnetjoch-Stirnfläche, so daß deren Flächenabstand die maßgebliche Toleranz bildet. Ein
bisher bedeutsames Problem, nämlich Abweichungen zwischen den
einzelnen Magnetjochen tritt hier überhaupt nicht mehr auf. Diese
Abweichung war jeoch maßgebend für die Einstellung des Bewegungsweges
der einzelnen Drucknadeln.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der
erfindungsgemäße Spulenträger nach seiner Herstellung völlig frei von
Restspannungen ist, wenn er aus den ihn einspannenden Vorrichtungen
herausgenommen wird. Eventuell doch noch vorhandene innere
Restspannungen verschwinden bei der erfindungsgemäßen Gestaltung durch die
Endbearbeitung.
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Die Verbindung der Formblechkörper kann auf unterschiedliche Art
vorgenommen werden. Es wird vorgeschlagen, die Formblechkörper
miteinander zu vernieten, zu verschweißen bzw. zu verlöten, mittels
Metallkleber miteinander zu verbinden oder miteinander zu
verschrauben.
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Das Prinzip eines derartig hergestellten Spulenträgers läßt sich auf
unterschiedliche Formen der Anordnung von Drucknadeln anwenden. So
wird für einen Zeilendrucker vorgeschlagen, daß die Formblechkörper
rechteckige Grundform aufweisen.
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Bei einem Nadeldruckkopf der bekannten Bauart ist es vorteilhaft, daß
die Formblechkörper ringförmige Grundform aufweisen und mittels einer
durch Bohrungen geführten Kernbuchse miteinander verbunden sind. Eine
solche Kernbuchse bildet die Ausgangsbasis für weitere vorteilhafte
Merkmale, die sämtlich der Aufgabe dienen, die
Herstellungsgenauigkeit und damit die Arbeitsgenauigkeit bzw. die Lebensdauer eines
Nadeldruckkopfes zu steigern.
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Eine präzise Lage zweier Jochschenkel zueinander wird außerdem
dadurch erzielt, daß die Formblechkörper und die Kernbuchse mittels
axial fluchtenden, an ihrem Umfang angeordneten Nuten bzw.
Vorsprüngen zueinander zentriert sind.
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So ist vorgesehen, daß in der Kernbuchse eine Anschlagscheibe aus
elastischem und/oder verschleißfestem Werkstoff konzentrisch
angeordnet, mit der Kernbuchse axial fest verbunden und gegenüber den
Auflageflächen justiert ist. An Anschlagscheibe dämpft in gewissem
Umfang den Rückprall der Nadel vom Aufzeichnungsträger und trägt dazu
bei, die Bewegung so schnell wie möglich abzustoppen, so daß in
kürzester Zeit eine neue Vorschubbewegung der Drucknadel eingeleitet
werden kann, was selbstverständlich zum schnelleren Drucken ebenfalls
beiträgt. Eine solche Justierung der Auflageflächen, d. h. der
Anordnung einer Anschlagscheibe in bezug auf die Kernbuchse liegt auch
dann vor, wenn die Anschlagfläche der Anschlagscheibe in einer Ebene
mit den Joch-Stirnflächen oder in einer zu dieser zurückgesetzten
Ebene liegt. Dieses wiederum die einzige Toleranz bei der Herstellung
darstellende Maß bestimmt im übrigen die Größe des Luftspaltes
zwischen dem Magnetanker und dem Magnetkern der Elektromagnetspule, der
durch einen Jochschenkel gebildet wird. Bei einer einheitlichen Ebene
kann der Magnetanker auf der Anschlagseite auch angeschrägt bzw.
abgesetzt sein.
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Weitere Merkmale und vorteilhafte Gestaltungen ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt
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Fig. 1 einen axialen Querschnitt durch den Nadeldruckkopf als
Gesamtquerschnitt,
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Fig. 2 einen Querschnitt des Nadeldruckkopfes gemäß Fig. 1 bei
abgenommener Ekektromagnetspulen-Baugruppe
(Schnitt II-II),
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Fig. 3 den erfindungsgemäßen Magnetjochkörper im Querschnitt und
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Fig. 4 eine Draufsicht auf den Magnetjochkörper gemäß Fig. 3.
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Der Magnetjochkörper 1 bildet eine geschlossene Baueinheit. Diese
Baueinheit besteht (Fig. 3 und 4) aus zwei Formblechkörpern 2 und 2 a, die aus
flachen, gestanzten Blechplatinen hergestellt sind, an denen die
Joch-Schenkel 3 durch Biegen geformt worden sind. Beide
Formblechkörper 2, 2 a, bilden in der Grundform einen Trog. Die Formblechkörper
2, 2 a sind derart ineinandergestellt, daß jeweils zwei Joch-
Schenkel 3 einander gegenüberliegen. In dieser Position fluchten
die Bohrungen 4 der beiden Formblechkörper 2, 2 a miteinander, und die
Formblechkörper 2, 2 a sind mittels einer Kernbüchse 5 fest verbunden. Bei
runden Nadeldruckköpfen sind die Grundkörper kreisringförmig bzw.
sternförmig ausgebildet. Für Hammer- oder Nadelbänke können die
Tröge rechteckige Grundformen aufweisen. Die Verbindung von
zwei Formblechkörpern 2, 2 a erfolgt mittels Nietverbindungen durch
Schweißen, Löten oder aufgrund eines Metallklebeverfahrens.
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Innerhalb der Kernbuchse 5 ist eine Anschlagscheibe 6 angeordnet,
die eine Anschlagfläche 7 aufweist, die etwas zurückgesetzt
gegenüber den Auflageflächen 8 liegt.
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Die Funktionsweise eines Nadeldruckkopfes mit einem derartigen Magnetjochkörper 1 ergibt sich
aus den Fig. 1 und 2.
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Der Nadeldruckkopf besteht im wesentlichen aus der
Antriebsbaugruppe 1 a und der Nadelführungsbaugruppe 9. In dem vorderen
Gehäuseteil 10 sind die Drucknadeln 11 in Lagern 12 und 13 und in einem
Mundstück 14 in ihrem vorderen Bereich geführt und im hinteren
Bereich in einer Führungsbuchse 15 gelagert. Am hinteren Ende der
Drucknadel 11 ist jeweils ein Nadelkopf 11 a vorgesehen, den eine
Druckfeder 16 abstützt. Die Druckfeder 16 hat das Bestreben, den
Nadelkopf 11 a und damit die Drucknadel 11 in die zurückgezogene
Stellung (wie gezeichnet) zu führen, in der der Nadelkopf 11 a an
dem Magnetanker 17 anliegt. Der Magnetanker 17 ist selbst um das
Lager 18 schwenkbar, bis er (in der gezeichneten Stellung) an der
Anschlagfläche 7 anliegt. Aus diesem System resultiert über die
Anschlagscheibe 6 und deren Anschlagfläche 7 eine äußerst präzise
Bewegung sämtlicher Drucknadeln 11, wobei deren Lage durch die
Anlage der Kernbüchse 5 am vorderen Gehäuseteil 10 selbst nach
einer beliebigen Anzahl von Montagen oder Demontagen mittels der
Schrauben 19 leicht fixierbar ist.
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Für höhere Frequenzen des Nadeldruckkopfes ist der Ankerhub des
Magnetankers 17 begrenzt, wobei der Magnetanker 17 auch auf dem
Lager 18 aufliegen kann.
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Weiterhin ergibt sich im Bereich der Joch-Schenkel 3 bzw. der
Elektromagnetspulen 20 ein äußerst genauer und gleichmäßiger
Arbeitsluftspalt 21, der außerdem die Verhältnisse bezüglich des
Magnetflusses bzw. der magnetischen Streuflüsse günstig
beeinflußt. Bei der Bewegung des Magnetankers 17 ist
selbstverständlich von wesentlicher Bedeutung, daß der Drehpunkt 22 genau
festlegbar ist. Diese Festlegung erfolgt durch eine mögliche
präzise Herstellung des Magnetjochkörpers 1 von der Auflagefläche
8 ausgehend in Verbindung mit der Anschlagfläche 7 der Anschlagscheibe 6.
Die Bezugsebenen sämtlicher Auflageflächen 8 können dabei
gleichgestaltet werden, indem der Magnetjochkörper 1 bei seiner
Herstellung planüberschliffen wird. Ein solches
Bearbeitungsverfahren ist nur bei der vorliegenden Gestaltung des Magnetjochkörpers 1
möglich, aus dem sich somit die Toleranz Null der einzelnen
Auflageflächen 8 untereinander ergibt.