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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.