DE4020015C1

DE4020015C1 -

Info

Publication number: DE4020015C1
Application number: DE4020015A
Authority: DE
Inventors: Johann Dipl.-Ing. Stempfle (Fh), 7914 Pfaffenhofen, De; Bernd Dipl.-Ing. Gugel (Fh), 7900 Ulm, De
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: XYZ Computerdrucker GmbH
Priority date: 1990-06-20
Filing date: 1990-06-20
Publication date: 1991-09-26
Anticipated expiration: 2010-06-21
Also published as: JPH04232759A; EP0466286A1; US5137381A

Description

Die Erfindung betrifft einen Matrixnadeldruckkopf mit mehreren, jeweils mittels eines separaten Magnetantriebs in Druckstellung vorwärts bewegbaren Drucknadeln, die an einem die Vorwärts-Bewegungen übertragenden Element des Magnetantriebs anliegen und jeweils mittels Federkraft zurückbewegbar sind, wobei jede Drucknadel einen starr mit ihr verbundenen Drucknadelkopf aufweist.

In einem Matrixnadeldruckkopf ist die Verbindung zwischen der Drucknadel und dem Drucknadelkopf von erheblicher funktioneller und fertigungstechnischer Bedeutung. Es sind Drucknadeln bekannt, bei denen der Drucknadelkopf mit einer Stahlkugel und einer Halbkugel oder einer Scheibe aus Metall verbunden ist, die jeweils mit Kunststoff umspritzt werden. Die Form des Drucknadelkopfes entspricht dann einem Zylinder mit kugelförmiger Berührungsfläche gegenüber dem anliegenden Ankerarm.

Es ist schon überlegt worden, den Drucknadelkopf ohne Metall, Stahlkugel oder Halbkugel herzustellen und die Drucknadel unmittelbar mit Kunststoff zu überspritzen. Es wäre auch denkbar, eine Drucknadel (aus Wolfram, Wolframcarbid, gesintertem Stahl) mit einem Drucknadelkopf aus Metall zu versehen. Eine solche Ausführungsform wäre jedoch nicht verschleißbeständig. Die Ankerarme schlagen jeweils auf den Drucknadelkopf und dabei muß der Drucknadelkopf die Druckkraft auf die Drucknadel übertragen. Eine solche Anordnung ergibt gewisse Verschleißmechanismen. Zwischen dem die Vorwärts-Bewegungen übertragenden Element des Magnetantriebs (z. B. Anker) und dem Drucknadelkopf entsteht eine hohe Flächenpressung. Auf einer Stahlkugel aufgebrachte Kappen u. dgl. lösen sich durch Deformation ab. Zwischen dem die Vorwärts-Bewegung übertragenden Element und dem Drucknadelkopf entsteht Abrieb an der Berührungsfläche und es bildet sich im Laufe der Zeit eine den Bewegungen angepaßte Berührungsfläche aus. Ferner findet zwischen dem die Vorwärts-Bewegung übertragenden Element und dem Drucknadelkopf eine ebenfalls Verschleiß verursachende Relativbewegung statt.

Es ist bekannt, eine starre Verbindung zwischen der Drucknadel und einem Drucknadelkopf dahingehend auszubilden (DE-29 49 233 - C2), bei einem dünnen, langgestreckten Metallschaft und einer an dessen antriebsseitig gelegenen Ende angeordneten Verbreiterung, der eine Anschlagkappe aufgestülpt ist, diese Verbreiterung als Vollkörper mit verdicktem kugelförmigem Kopf einstückig anzuformen, wobei die Anschlagkappe den Kopf umschließt und mit diesem fest verbunden ist. Die Herstellung eines solchen Kopfes in Serie ist einerseits sicher nicht ganz einfach und nicht sehr wirtschaftlich. Andererseits wird hier der Verschleiß einfach auf die Anschlagkappe aus Kunststoff verlegt, und dieser Verschleiß kann je nach Kunststoffart sehr hoch sein.

Eine andere bekannte Lösung (US-PS 40 98 388) beschreibt eine aus Hartmetall gefertigte Drucknadel, an deren Ende ebenfalls eine Kunststoffkappe angespritzt ist. Die Verbindung zwischen dem Hartmetall und dem Kunststoff soll durch eine galvanisch auf das Hartmetall aufgebrachte Nickelschicht geschaffen werden. Hier dürften Werkstoffprobleme und Fertigungsprobleme erwartet werden können.

Es ist ferner bekannt (DE-AS-12 70 859), einen Drucknadelkopf mit einer Aufnahme für das ihn betätigende Element zu versehen. Hierbei werden die Drucknadel und das betätigende Element in einer losen Verbindung relativ zueinander geführt.

Der Anmeldung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung eines Drucknadelkopfes zu vereinfachen und den Verschleiß am Drucknadelkopf zu vermindern.

Die gestellte Aufgabe wird aufbauend auf dem eingangs bezeichneten Matrixnadeldruckkopf erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß am Drucknadelende der Drucknadelkopf aus einem technischen Keramikwerkstoff besteht und als Formstück ausgebildet ist, wobei in dessen Innerem das Drucknadelende verklebt, eingepreßt oder eingesintert ist und daß die Verbindungslänge mindestens dem Zweifachen des Durchmessers der Drucknadel entspricht. Eine solche Ausbildung vermindert den zwischen einem magnetisch leitenden Werkstoff (Anker) und dem aus Keramik bestehenden Drucknadelkopf auftretenden Verschleiß erheblich. Besonders vorteilhaft ist hier, daß Keramikwerkstoffe mit einer sehr dichten und sehr glatten Oberflächengüte versehen werden können.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Keramikwerkstoff aus Aluminiumoxid und Zirconoxid besteht. Der Drucknadelkopf kann hier als Formstück besonders vorteilhaft geformt werden und besitzt als Fertigstück eine große Härte und eine hohe Oberflächengüte.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Drucknadelkopf zwei Seitenwangen bildet, zwischen die ein Anker des Magnetantriebs eingreift, wobei eine gekrümmte Auflagefläche für den Anker gebildet ist. Ein solcher Drucknadelkopf kann ebenfalls vorteilhaft bei noch weicher Masse des Keramikwerkstoffes als Formteil hergestellt werden und ist als Fertigteil besonders hart und verschleißmindernd.

Es ist ferner herstelltechnisch vorteilhaft, daß eine zylindrische Drucknadel mit einer zur Drucknadelachse senkrecht verlaufenden Stirnfläche unmittelbar in dem Drucknadelkopf befestigt ist.

Eine besonders feste Verbindung zwischen dem Drucknadelende und dem Drucknadelkopf wird dadurch erzielt, daß die Verbindungslänge zwischen Drucknadel und Drucknadelkopf mindestens dem Zweifachen des Durchmessers der Drucknadel entspricht.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen seriellen Matrixnadeldruckkopf,

Fig. 2 einen Querschnitt A-B gem. Fig. 1,

Fig. 3 einen Teilschnitt gem. Schnittangabe C-D in Fig. 2,

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der Verbindung von Drucknadel und Drucknadelkopf,

Fig. 5 eine Schnittdarstellung der Verbindung zwischen Drucknadel und Drucknadelkopf als zweites Ausführungsbeispiel.

Der in Fig. 1 dargestellte Matrixdruckkopf stellt einen seriellen Matrixnadeldruckkopf dar, der mit einem Nadelhubabstand 1 gegenüber einem Druckwiderlager 2 angeordnet ist. Auf dem Druckwiderlager 2 liegt ein Aufzeichnungsträger 3 satt auf. Vor dem Aufzeichnungsträger 3, d. h. zwischen den vorderen Enden von Drucknadeln 4, die in einem Mundstück 5 geführt sind, befindet sich ein kontinuierlich oder diskontinuierlich bewegtes Farbband 6. Die Drucknadeln 4 bilden im Mundstück 5 eine oder mehrere senkrechte Nadelspalten von z. B. 2 × 9 oder 2 × 12 Drucknadeln. Die Drucknadeln 4 sind in ihrer Gesamtheit in einem Drucknadelführungsgehäuse 7 mit Stützlagern 8 gehalten und geführt. Die Drucknadeln 4 verlaufen bis in ein rückwärtiges Drucknadelantriebsgehäuse 9, das durch einen Deckel 10 verschlossen ist. Der Deckel 10 weist Kühlrippen 11 zur Abfuhr von Wärme auf, die durch Magnetantriebe 12 entsteht.

Jeder Drucknadel 4 ist im Drucknadelantriebsgehäuse 9 ein solcher Magnetantrieb 12 zugeordnet. Der Magnetantrieb 12 weist jeweils ein Magnetjoch 13 auf. Jedes Magnetjoch 13 besteht aus zwei Magnetjochschenkeln 13a und 13b sowie aus einem Magnetjochfuß 13c. Auf einem Magnetjochschenkel 13a oder 13b ist eine Elektromagnetspule 14 aufgeschoben. Zu jedem Magnetantrieb 12 gehört außerdem ein Anker 15, der mittels einer Stiftlagerung 16 schwenkbar ist und mittels einer Feder 17 in einer rückwärtigen Position gegen einen Anschlag 18 anliegt, wobei zwischen dem Anker 15 und einer Magnetjochschenkel-Stirnseite 19 ein Arbeitsluftspalt 20 gebildet ist.

Jede Drucknadel 4 trägt an einem hinteren Drucknadelende 21 einen Drucknadelkopf 22 (Fig. 3 bis 5). Der Drucknadelkopf 22 ist aus einem technischen Keramikwerkstoff gebildet und als Formstück 23 gestaltet, wobei in dessen Innerem 24 das Drucknadelende 21 verklebt, eingepreßt oder eingesintert ist, wobei diese Verbindungslänge 25 mindestens dem Zweifachen des Durchmessers 26 der Drucknadel 4 entspricht. Das Formstück 23 ist als Keramikwerkstoff aus Aluminiumoxid und Zirconoxid hergestellt.

Nach einem ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 3 und 4) bildet der Drucknadelkopf 22 zwei Seitenwangen 27a und 27b. Beide Seitenwangen 27a und 27b befinden sich in einem Abstand, so daß das die Bewegungen übertragende Element 15 (Anker 15a) eine seitliche Führung für die Dicke des Ankers 15a bildet. Um unabhängige Bewegungen des Ankers 15a und des Drucknadelkopfes 22 zu ermöglichen und dennoch eine kontinuierliche Anlage zu schaffen, ist zwischen den zwei Seitenwangen 27a und 27b eine gekrümmte Auflagefläche 28 angeordnet, auf der sich der Anker 15a abwälzen kann.

Gemäß Fig. 5 ist eine zylindrische Drucknadel 4 mit einer zur Drucknadelachse senkrecht verlaufenden Stirnfläche 29 unmittelbar in dem Drucknadelkopf 22 befestigt.

Die Federkraft zur Zurückbewegung der Drucknadel 4 von einer Druckstellung auf dem Druckwiderlager 2 bzw. dem Aufzeichnungsträger 3 bzw. dem Farbband 6 in eine Nicht-Druck-Ruhelage (wie in Fig. 1 gezeichnet ist) wird mittels einer Schenkelfeder 30 aufgebracht, die mit einem jeweils dem Anker 15a zugewandten Federschenkel 31 den Drucknadelkopf 22 untergreift. Hierzu besitzt die Schenkelfeder 30 an dem Federschenkel 31 eine Öffnung 32, die entsprechend größer ist als der Durchmesser 26 der Drucknadel 4. Der Durchmesser 26 der Drucknadel 4 beträgt im übrigen z. B. 0,25 oder 0,18 mm, so daß die Öffnung 32 entsprechend bemessen ist.

Claims

1. Matrixnadeldruckkopf mit mehreren, jeweils mittels eines separaten Magnetantriebs (12) in Druckstellung vorwärts bewegbaren Drucknadeln (4), die an einem die Vorwärts-Bewegungen übertragenden Element (15) des Magnetantriebs (12) anliegen und jeweils mittels Federkraft zurückbewegbar sind, wobei jede Drucknadel (4) einen starr mit ihr verbundenen Drucknadelkopf (22) aufweist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Drucknadelkopf (22) am Drucknadelende (21) aus einem technischen Keramikwerkstoff besteht und als Formstück (23) ausgebildet ist, wobei das Drucknadelende (21) in dessen Inneres eingeklebt, eingepreßt oder eingesintert ist und die Verbindungslänge (25) mindestens dem Zweifachen des Durchmessers (26) der Drucknadel (4) entspricht.

2. Matrixnadeldruckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Keramikwerkstoff aus Aluminiumoxid und Zirconoxid besteht.

3. Matrixnadeldruckkopf nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Drucknadelkopf (22) zwei Seitenwangen (27a, 27b) bildet, zwischen die ein Anker (15a) des Magnetantriebs (12) eingreift, wobei eine gekrümmte Auflagefläche (28) für den Anker (15a) gebildet ist.

4. Matrixnadeldruckkopf nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß eine zylindrische Drucknadel (4) mit einer zur Drucknadelachse senkrecht verlaufenden Stirnfläche (29) unmittelbar in dem Drucknadelkopf (22) befestigt ist.

5. Matrixnadeldruckkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verbindungslänge (25) zwischen Drucknadel (4) und Drucknadelkopf (22) mindestens dem Zweifachen des Durchmessers (26) der Drucknadel (4) entspricht.