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Die Erfindung betrifft einen Nadeldruckkopf für Matrixdrucker mit einem
Verbundkörper mit mehreren, U-Magnete bildenden Polschenkelpaaren, denen
jeweils eine Magnetspule und ein Klappanker zugeordnet sind, mit durch die
Stirnseiten der Polschenkelpaare festgelegten, in einer gemeinsamen Ebene
liegenden Auflageflächen für die Klappanker, mit einer gegenüber der
Auflageflächen-Ebene (um einen Abstand delta-x) zurückgesetzten
planparallelen zentralen Bezugsebene, die für den Anschlag der Klappanker
in Ruhestellung maßgeblich ist.
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Beim Klappankerprinzip liegt der Anker in Ruhestellung mehr oder weniger
auf dem Magnetkern (Polschenkelpaar) punkt- oder linienförmig auf. Diese
Auflagefläche ist daher unzureichend und verursacht einen
elektromagnetisch niedrigen Wirkungsgrad. Eine unvollständige Auflage des
Klappankers führt jedoch auch bei mehreren Drucknadeln zu
unterschiedlichen Druckkräften, so daß die Drucknadeln unterschiedliche
Druckpunkte auf dem Aufzeichnungsträger erzeugen. Die Lagerung des
Klappankers und diejenige des Polschenkelpaars und weiterer Teile bilden
nur Beispiele für Toleranzfehler in Nadeldruckköpfen, die eine
unerwünschte Abweichung darstellen, aus der sich Mängel in den folgenden
Bereichen ergeben: im Aufbau des Nadeldruckkopfes, in der Baugröße des
Nadeldruckkopfes, in der Druckqualität, im elektrischen
Leistungsverbrauch, bezüglich einfacher, toleranzsicherer Herstellbarkeit,
in der elektronischen Steuerung der Nadelselektion (IC-Schaltkreise) und
bezüglich Lebensdauer.
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Die Verwirklichung kleinstmöglicher Toleranzen in sämtlichen der
vorstehend aufgezählten Teilbereichen erweist sich vordergründig zwar als
wirtschaftliches Problem. Jedoch auch bei einer nur teilweisen Erfüllung
von ausreichenden Toleranzen in einem Teil der vorstehenden Bereiche
besteht das technische Problem der unzureichenden Herstellungsgenauigkeit
mit allen ihren Auswirkungen auf die entsprechenden Funktionsbereiche.
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Es ist ein Nadeldruckkopf bekannt (DE-OS 30 31 855), mit dem angestrebt
wird, einen kleinen Druckkopf zu schaffen mit einem geringen
Leistungsbedarf, der einfach herstellbar ist und eine lange Lebensdauer
besitzt. Zur Lösung dieser bekannten Aufgabe dient im wesentlichen ein
zylinderförmiger Permanentmagnet, ein erstes scheibenförmiges Joch und ein
ringförmiges zweites Joch. Hierbei befindet sich die obere Fläche des
zweiten Jochs in derselben Ebene wie die obere Fläche der Kerne der
Elektromagnete. Die gemeinsame Ebene dient hier der Unterbringung einer
Scheibe mit federnden Magnetanker-Zungen.
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Eine solche Anordnung der Teile ist daher im wesentlichen auf eine
kompakte Zuordnung der Teile untereinander und auf eine geringe Baugröße
des Nadeldruckkopfes im allgemeinen gerichtet. Mit einer solchen
Gestaltung sind jedoch keinesfalls ohne besondere Maßnahmen die erwähnten
Mängel der einzelnen Funktionsbereiche erfaßt. Solche besonderen Maßnahmen
sind bei dem bekannten Gegenstand nicht erkennbar.
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Bei einem anderen bekannten Nadeldruckkopf der Klappankerbauart
(GB 20 82 508) sind die U-Magnete bildenden
Polschenkelpaare radial innen und radial außen mittels axialen bzw.
radialen Nutführungen in einem Rohr als Verbundkörper bzw. in einer
zentrischen Nabe befestigt. Die äußeren Nutführungen entsprechen etwa den
aus dem Werkzeugmaschinenbau bekannten Schwalbenschwanznuten. Die jeweils
aus einem Polschenkelpaar mit Elektromagnetspule und Klappanker
bestehenden Drucknadelantriebsbaugruppen sind jedoch nicht hinter der
Drucknadelführungsbaugruppe, sondern diese konzentrisch umgebend
angeordnet. Die Ruhestellung der Klappanker wird daher durch einen
Dämpfungsring bestimmt. Die Herstellung eines solchen Nadeldruckkopfes ist
wegen der erforderlichen Genauigkeit aufwendig, langwierig und daher
unwirtschaftlich.
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Bei einem anderen, eingangs bezeichneten Klappanker-Nadeldruckkopf
(GB 20 75 427) ist zwar die Grundplatte zusammen mit
den Polschenkelpaaren einstückig als Verbundkörper ausgeführt und die
Stirnseiten der Polschenkelpaare legen eine gemeinsame Ebene für die
Auflage der radial äußeren Klappanker-Arme fest, jedoch befindet sich die
zurückgesetzte, zu der gemeinsamen Ebene planparallele zentrale
Bezugsebene, die für den Anschlag der radial inneren Klappanker-Arme in
Ruhestellung maßgeblich ist, an einem separaten Anschlagsring. Dieser Ring
ist auf einem zur Drucknadelführungsbaugruppe gehörenden Führungsschaft
geführt und wird gegen die Stirnfläche einer Hülse mittels einer den
Verbundkörper an der Grundplatte durchdringenden Schraube gedrückt. Die
lage des separaten Anschlagringes ist mit großen nachteiligen Toleranzen
behaftet, so daß von Druckkopf zu Druckkopf die Ruhestellung der
Klappanker unterschiedlich ausfällt.
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Es ist außerdem eine Lösung bekannt (US 42 40 038), bei der
das Bauprinzip mit den zwischen der Drucknadelführungsbaugruppe und der
Drucknadelantriebsbaugruppe gelagerten Klappankern verwirklicht ist.
Allerdings ist bei dieser Bauweise der Ankeranschlag auf der Seite der
Drucknadelführungsbaugruppe mittels Dämpfungsringen gebildet, so daß eine
Lösung ausscheidet,
bei der in einem Arbeitsgang die maßgebliche
Anker-Anschlagsfläche und eine Bezugsebene für den Ankeranschlag
bearbeitet werden könnten. Die Ankeranschlagsflächen in Ruhestellung der
Klappanker liegen nämlich in dem Gehäuse der Drucknadelführungsbaugruppe,
und die Stirnseiten der Polschenkelpaare liegen in dem Gehäuse der
Drucknadelantriebsbaugruppe. Somit sind die Klappanker untereinander und
von Druckkopf zu Druckkopf unterschiedlichen Toleranzen der Lage
ausgesetzt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Qualität eines
Nadeldruckkopfes grundsätzlich in den wichtigsten Bereichen zu steigern,
indem eine Gestaltung vorgeschlagen wird, die die Einhaltung geringster
Toleranzbereiche erlaubt.
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Die gestellte Aufgabe wird bei der eingangs bezeichneten Gattung
erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Verbundkörper aus einem im
Querschnitt U-förmigen Hohlkörper besteht, an dessen Außenfläche die
U-Magnete befestigt sind und an dem stirnseitig die Bezugsebene
ausgebildet ist. Diese Maßnahmen steigern die Qualität des Druckkopfes
erheblich. Es wird nämlich ermöglicht, in einem einzigen Arbeitsgang, d. h.
unter einmaligem Festspannen des Werkstückes sämtliche Jochstirnflächen zu
bearbeiten, falls ein solcher Arbeitsgang überhaupt noch erforderlich
wird. Die Polschenkelpaare können nämlich entweder vorbearbeitet sein oder
aber so präzise in eine Guß- bzw. Spritzgußform eingelegt werden, daß die
gemeinsame Auflagefläche für die Klappanker ohne Toleranzabweichungen
entsteht.
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Mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen entfallen außerdem weitere
Abweichungen, die bei mehreren Einspannvorgängen bislang unvermeidbar
waren. Bei Blechkonstruktionen sind bislang Toleranzen von 4/100stel bis
6/100stel mm in Kauf genommen worden, die zu unterschiedlichen Luftspalten
an den Klappankern führten, so daß die Bestromungsvorgänge zu
unterschiedlichen Bewegungen der Drucknadeln führten. Eine daraus
entstehende unterschiedliche Druckintensität führt jedoch zu
ungleichmäßigem Schreiben und in Extremfällen können einzelne Drucknadeln
auch ganz ausfallen, so daß der betreffende Nadeldruckkopf als Ausschuß zu
behandeln ist. Weitere Vorteile ergeben sich durch die einfachere Montage
eines mit dem erfindungsgemäßen Verbundkörper ausgerüsteten
Nadeldruckkopfes.
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Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung sind: Der Verbundkörper
weist nur ein sehr geringes Gewicht auf, das im wesentlichen noch durch
das Gewicht der Polschenkelpaare bestimmt wird.
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Eine Verbesserung der Erfindung besteht darin, daß an dem Hohlkörper zur
Bildung des Verbundkörpers mit den U-Magneten taschenförmige Ausnehmungen
angeformt sind. Die Polschenkelpaare können hierdurch in mehreren Ebenen
in ihrer endgültigen Position festgelegt werden.
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Die erfindungsgemäße Bauart läßt sich außerdem auf andere Arten von
Nadeldruckern übertragen. So ist weiter vorgesehen, daß der Verbundkörper
in seiner Grundform als ein Polygonalkörper oder als ein etwa U-förmiger,
als Stab ausgebildeter Körper ausgeführt ist. Letztere Bauform wird für
Zeilendrucker verwendet.
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Fertigungstechnisch läßt sich der Verbundkörper besonders vorteilhaft
dadurch herstellen, daß an dem gespritzten oder gegossenen Hohlkörper die
U-Magnete am Außenumfang durch Klebe- oder Lötverbindungen befestigt sind.
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Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt
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Fig. 1 einen axialen Querschnitt durch den Spulenträger eines
ersten Ausführungsbeispiels,
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Fig. 2 die Draufsicht auf den Spulenträger gemäß Fig. 1,
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Fig. 3 einen axialen Querschnitt durch den Spulenträger eines
zweiten Ausführungsbeispiels,
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Fig. 4 die Draufsicht auf den Spulenträger gemäß Fig. 3,
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Fig. 5 eine Draufsicht auf den Spulenträger eines dritten
Ausführungsbeispiels und
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Fig. 6 den axialen Querschnitt durch den Spulenträger gemäß Fig. 5.
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Der Spulenträger 1 ist nach dem ersten Ausführungsbeispiel ( Fig.
1 und 2) aus dem gegossenen oder gespritzten Hohlkörper 2
hergestellt und dient als Verbundkörper. Die Elektromagnetspulen sind
nicht gezeichnet. Der Werkstoff des Hohlkörpers 2 besteht aus
Kunststoffen, wie z. B. Polyamiden. In dem Hohlkörper 2 befinden
sich Ausnehmungen 3 mit der äußeren Form der U-Magnete 4. Die
U-Magnete 4 bestehen aus ferritischen Werkstoffen und bilden mit
ihren Stirnseiten 5 eine gemeinsame Ebene 5 a, die entweder
durch ein einmaliges Bearbeiten oder durch eine präzise Lage der
U-Magnete 4 beim Umgießen oder Umspritzen entsteht.
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Der Hohlkörper 2 ist vorteilhaft mit einer Bezugsebene 5 b
versehen, die in einem gewollten Bezug zur Ebene 5 a steht und die
die Klappanker bei ihrer Rückwärtsbewegung abstoppt. Der
Hohlkörper 2 bildet dabei einen Hohlraum 5 c, der zur
Gewichtsverminderung erheblich beiträgt und Raum für eine bessere Kühlung bzw.
Wärmeabstrahlung schafft. Die Bohrungen 5 d dienen für
Befestigungsschrauben für ein weiter nicht gezeigtes Gehäuse
der Drucknadelführungsbaugruppe.
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Der Spulenträger 6 besteht gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
(Fig. 3 und 4) aus dem dünnwandigen, schalenförmigen Hohlkörper 7, der
ebenfalls durch Gießen oder Spritzen hergestellt wird. Am
Außenumfang dieses ebenfalls sehr leichten Hohlkörpers 7 sind die U-Magnete
4 durch Klebe- oder Lötverbindungen befestigt. Die
ferritischen U-Magnete 4 können hierbei wieder auf die Ebene 5 a
abgeschliffen oder nach dem Kleben bzw. Löten mit einem einzigen
spanabhebenden Arbeitsgang auf die gemeinsame Ebene 5 a
ausgerichtet sein. Die Querschnittsgestaltung des Hohlkörpers 7, der
außen einen Polygonalkörper 7 a bildet (Fig. 4) ist im Kern als
eingezogene Nabe 7 b ausgeführt. Innerhalb dieser Nabe 7 b befindet
sich der Anschlag- bzw. Dämpfungskörper 8, dessen Bezugsebene
5 b in bezug zur gemeinsamen Ebene 5 a je nach den
Kontruktionsmerkmalen der Klappanker steht.
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Nach einem dritten Ausführungsbeispiel (Fig. 5 und 6) ist der Hohl-
Körper 9 etwa U-förmig als Stab gebildet und die U-Magnete 4
sind an den ebenfalls sehr dünnwandigen Schenkeln des "U"
angeklebt oder angelötet. Die gemeinsame Ebene 5 a für die
Stirnseiten 5 ergibt sich hierbei ebenso wie der Anschlag- bzw.
Dämpfungskörper 8, der hier aus einem Strang 10 aus Kunststoff
gebildet wird. Auch hier ist der bedeutsame Abstand "delta-x" für den
Bewegungsweg des (nicht dargestellten) Klappankers fest bestimmt.
Der Hohlraum 5 c ermöglicht ebenfalls eine günstige Wärmeabfuhr
für einen thermisch hoch beanspruchten Nadeldruckkopf. Das
Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 5 und 6 ist jedoch mehr auf
eine "Nadelbank" bzw. auf eine "Hammerbank"
gerichtet, wie solche
üblicherweise für Zeilendrucker benutzt werden.