DE4113802A1 - Matrixnadeldruckkopf in klappankerbauart - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Matrixnadeldruckkopf in Klappankerbauart mit in einem Gehäuse jeder Drucknadel zugeordnetem Magnetjoch, einer auf einem Magnetjochschenkel angeordneten Elektromagnetspule und einem den Magnetkreis schließenden zum Antrieb der Drucknadel dienenden Anker.

Derartige Matrixnadeldruckköpfe dienen dem schnellen Ausdruck von großen Datenmengen in sog. Computer-Druckern. Das System der Magnetkreise bestimmt die übertragene Energie, die zum Drucken mittels der Drucknadeln auf einem oder mehreren übereinanderliegenden Aufzeichnungsträgern notwendig ist.

Bei den Klappanker-Matrixnadeldruckköpfen wird die Betriebsfrequenz durch die Masse, das Trägheitsmoment, d. h. auch durch die Form des Ankers mitbestimmt. Man ist bemüht, die bewegte Masse des Ankers so klein wie möglich zu halten. Die Erhöhung der Druckfrequenz geht daher mit der Verminderung der Masse des Ankers Hand in Hand. Einer kleiner werdenden Dicke des Ankers steht jedoch das Schwingungsverhalten und eine vorauszusetzende mechanische Festigkeit gegenüber. Dennoch wird auch eine geringstmögliche Dicke des Ankers angestrebt. Eine geringe Dicke des Ankers beeinflußt den Magnetkreis im Anker zwischen den beiden Magnetjochschenkeln negativ. Da der Magnetkreis im Anker zwischen den beiden Magnetjochschenkeln seine maximale magnetische Aussteuerung besitzt, wirkt dort der Ankerquerschnitt begrenzend. Diese Engstelle begrenzt die Flußdichte im radial äußeren Teil des Ankers und somit auch die an dieser Stelle erzeugte Magnetkraft.

Da jedoch die Querschnitte von Anker und Magnetjochschenkel wegen der geringstmöglichen Dicke des Ankers nicht gleichgroß gehalten werden können, liegen stets ungleiche Flußdichten der Magnetlinien vor.

Dem Gegenstand des Anspruchs 1 liegt das Problem zugrunde, bei kleinstmöglicher Masse des Ankers und damit bei kleinstmöglicher Dicke dennoch eine hohe Magnetkraft erzeugen zu können.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zu dem über das Magnetjoch und den Anker verlaufenden ersten Magnetkreis ein zusätzlicher parallel geschalteter zweiter Magnetkreis vorgesehen ist und daß der zweite Magnetkreis über einen Magnetjochschenkel, den Anker, einen weiteren magnetischen Widerstand und zurück in den Anker und durch den anderen Magnetjochschenkel verläuft. Durch diesen weiteren parallelgeschalteten Widerstand wird die Magnetkraft gesteigert, da die Engstelle abgeschwächt wird. Vorteilhafterweise erhält man an der Stelle, an der die beschleunigende Kraft entsteht, eine höhere Flußdichte und somit eine höhere Kraft. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß der geringstmögliche Querschnitt bzw. die geringstmögliche Dicke des Ankers eingesetzt werden kann, so daß also eine Vergrößerung der bewegten Masse vermieden wird.

Die Erfindung kann dahingehend gestaltet sein, daß zum Anker beabstandet eine magnetisch leitfähige Platte vorgesehen ist, die in dem Bereich auf der dem Magnetjoch abgewandten Seite angeordnet ist. Der Vorteil besteht darin, daß diese Platte ortsfest ist und nicht wie der Anker bewegt werden muß. Dieses Merkmal ist entscheidend, da für schnelle Systeme (hohe Betriebsfrequenzen) hohe Magnetkräfte bei kleiner bewegter Masse erforderlich sind.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Bereich in dem der magnetische Widerstand angeordnet ist, zumindest den Abstand zwischen den beiden Magnetjochschenkeln einschließt. Vorteilhafterweise werden dadurch Verluste vermieden und bei entsprechender Aussteuerung wird eine hohe Flußdichte der Magnetfeldlinien erreicht.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, daß der magnetische Widerstand aus einem zusammenhängenden Ring oder einzelnen Segmenten besteht, der in einem Gehäuseteil befestigt ist. Ein solcher Ring kann z. B. ausreichend genau in einem die Drucknadeln führenden Gehäuseteil untergebracht werden.

Bezüglich der einzuhaltenden Toleranzen ist weiterhin vorteilhaft, daß der Abstand der magnetisch leitfähigen Platte von der Stirnseite der Magnetjochschenkel entsprechend einer Winkelbewegung des Ankers bemessen ist.

Die Erfindung ist dann nicht nur auf U-förmige Magnetjoche beschränkt, sondern kann auch auf E-förmige Elektromagnetjoche angewendet werden, wenn der weitere magnetische Widerstand bzw. die magnetisch leitfähige Platte bzw. der Ring den Stirnseiten sämtlicher Magnetjochschenkel gegenüberliegt.

In der Zeichnung ist die Erfindung schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen axialen Teilquerschnitt durch einen Matrixnadeldruckkopf und

Fig. 2 ein Feldliniendiagramm eines Magnetjoch-Anker-Systems innerhalb eines begrenzten Bereiches.

Der Matrixnadeldruckkopf in Klappankerbauart weist ein Gehäuse 1 auf, in dem über den Umfang verteilt Drucknadeln 2 angeordnet sind, denen jeweils ein Magnetjoch 3 mit auf einem Magnetjochschenkel 3a angeordneter Elektromagnetspule 4 zugeordnet ist. Ein Anker 5 liegt mit seinem radial inneren Abschnitt 5a gegen eine am Gehäuse 1 fest aneordnete Dämpfungsscheibe 6 an und gegen einen in Druckrichtung 7 anstellbaren, unter der Kraft einer Feder 8 stehenden Nadelkopf 2a. Der Anker 5, ein radial innerer Magnetjochschenkel 3b und der radial äußere Magnetjochschenkel 3a bilden einen ersten Magnetkreis 9. Ein zweiter Magnetkreis 10 verläuft über den radial äußeren Magnetjochschenkel 3a, den Anker 5, einen weiteren magnetischen Widerstand 11 und zurück in den Anker 5 und durch den anderen Magnetjochschenkel 3b. Der magnetische Widerstand 11 wird durch eine Platte 11a gebildet. Die Platte 11a befindet sich im Bereich auf der dem Magnetjoch abgewandten Seite 12. In Fig. 1 ist die magnetisch leitende Platte 11a, den Bereich von dem Magnetjochschenkel 3a und den Abstand zwischen den beiden Magnetjochschenkeln 3a, 3b überdeckend, angeordnet.

Die magnetisch leitende Platte 11a besteht aus einem Ring 11b, der in einem Gehäuseteil 1a befestigt ist. Nach innen ist der Ring 11b durch einen umlaufenden Zentrierrand 13 am Gehäuseteil 1a festgelegt.

Ein Abstand 14 der magnetisch leitfähigen Platte 11a von der Stirnseite 15 der Magnetjochschenkel 3a und 3b ist in Abstimmung einer Winkelbewegung bzw. der Dicke des Ankers 5 festgelegt.

Wie in Fig. 2 dargestellt ist, überdeckt der weitere magnetische Widerstand 11 bzw. die magnetisch leitfähige Platte 11a bzw. der Ring 11b die Stirnseiten 15 sämtlicher Magnetjochschenkel 3a und 3b und ggf. noch weitere Magnetjochschenkel.

Wie ferner aus Fig. 2 leicht erkennbar ist, durchfließt ein Teil der magnetischen Feldlinien des Magnetkreises 10 die Platte 11a, so daß auch dadurch die Aussteuerung im Arbeitsluftspalt erhöht werden kann.

In den Magnetjochschenkeln 3a und 3b ist ersichtlich die Feldliniendichte sehr hoch. Eine bestimmte Anzahl dieser Feldlinien setzt sich in der Platte 11a fort. Innerhalb des durch ein Rechenprogramm bestimmten Bereiches (äußere Umrahmung) werden auch streuende Feldlinien erfaßt. Hierbei ist jedoch eine äußerst geringe Feldliniendichte vorhanden.

Claims (6)

1. Matrixnadeldruckkopf in Klappankerbauart mit in einem Gehäuse jeder Drucknadel zugeordnetem Magnetjoch, einer auf einem Magnetjochschenkel angeordneten Elektromagnetspule und einen den Magnetkreis schließenden zum Antrieb der Drucknadel dienenden Anker, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem über das Magnetjoch (3) und den Anker (5) verlaufenden ersten Magnetkreis (9) ein zusätzlicher parallelgeschalteter zweiter Magnetkreis (10) vorgesehen ist und daß der zweite Magnetkreis (10) über einen Magnetjochschenkel (3a), den Anker (5), einen weiteren magnetischen Widerstand (11) und zurück in den Anker (5) und durch den anderen Magnetjochschenkel (3b) verläuft.

2. Matrixnadeldruckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Anker (5) beabstandet eine magnetisch leitende Platte (11a) vorgesehen ist, die in dem Bereich auf der dem Magnetjoch (3) abgewandten Seite (12) angeordnet ist.

3. Matrixnadeldruckkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich, in dem der magnetische Widerstand (11) angeordnet ist, zumindest den Abstand zwischen den beiden Magnetjochschenkeln (3a, 3b) einschließt.

4. Matrixnadeldruckkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Widerstand (11) aus einem zusammenhängenden Ring (11b) oder einzelnen Segmenten besteht, der in einem Gehäuseteil (1a) befestigt ist.

5. Matrixnadeldruckkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (14) der magnetisch leitfähigen Platte (11a) von der Stirnseite (15) der Magnetjochschenkel (3a, 3b) entsprechend einer Winkelbewegung des Ankers (5) bemessen ist.

6. Matrixnadeldruckkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere magnetische Widerstand (11) bzw. die magnetisch leitfähige Platte (11a) bzw. der Ring (11b) den Stirnseiten (15) sämtlicher Magnetjochschenkel (3a, 3b) gegenüberliegt.