DE3017903C2 - Druckkopf - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckkopf gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Bei einem bekannten Druckkopf für den Mosaikdruck (DE-AS 20 32 821) sind kreisförmig angeordnete Elektromagneten zur Steuerung von Drucknadeln vorgesehen, welche durch Verschweißen auf Federzungen befestigt sind, welche aus einer elastischen Scheibenfeder gestanzt sind. Das Anschlagen der Drucknadeln erfolgt hierbei durch die Kraft der entsprechenden Elektromagneten. Dies ist hinsichtlich des Leistungsbedarfes für den Antrieb der Nadeln nachteilhafl und hat ferner eine vergleichsweise geringe Betriebsgeschwindigkeit hinsichtlich des Nadelanschlags zur Folge. Allerdings ist bereits das umgekehrte Arbeitsprinzip bekannt (IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol.20, Nr. lib, April 1978, Seiten 4748, 4749). Hierzu ist ein Ankerstück vorgesehen, dem ein durch eine Spule ständig erregter Elektromagnet zugeordnet ist. Eine zusätzliche Freigabespule hebt bei Erregung das Magnetfeld auf, so daß das Ankerstück unter Einwirkung einer Scheibenfeder schlagartig nach oben bewegt wird und infolgedessen eine am Ankerstück anliegende Drucknadel anschlagen. Die Drucknadel ist hierbei mittels einer Schraubenfeder in Ruhestellung vorgespannt, so daß nach dem erfolgten Anschlagen die Drucknadel selbsttätig wieder in die zurückgezogene Stellung zurückkehrt. Nachteilhaft ist dort allerdings die Anordnung der Drucknadeln losgelöst vom Ankerstiick, wodurch sich das Erfordernis einer zusätzlichen Schraubenfeder zur Rückführung der Drucknadeln ergibt

Ferner ist ein Druckkopf mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen bekannt, der aufgrund einer Patentanmeldung mit älterem Zeitrang zu berücksichtigen ist (EP-OS 00 09 873). Dieser Druckkopf umfaßt einen zylinderförmigen Dauermagnet, der über ein oberes und unteres Joch mit einem Säulenkern magnetisch verbunden ist um den eine Spule gewickelt ist An Federzungen befestigte Drucknadeln werden unter Einwirkung des Dauermagnet in Ruhestellung gehalten. Das durch den Dauermagnet erzeugte Magnetfeld wird dann aufgehoben, wenn die den Säulenkern umgebende Spule erregt wird, was zur Folge hat daß aufgrund der Federkraft die entsprechende Drucknadel angeschlagen wird. Dieser Druckkopf besitzt blattartige Drucknadeln, die unmittelbar mit der Scheibenfeder durch Schweißen befestigt sind. Berücksichtigt man, daß für den Befestigungsbereich der Drucknadel an der Feder und für den eigentlichen Spitzenbereich der Drucknadel unterschiedliche Eigenschaften anzustreben sind, da der Befestigungsbereich eine große magnetische Leitfähigkeit besitzen soll, um den magnetischen Widerstand im Magnetfluß zu verringern, hingegen der Bereich der Spitze der Drucknadel so hart als möglich sein muß, da die Drucknadel unmittelbar auf das Papier aufschlägt so ergibt sich der Aufbau des vorbeschriebenen Druckkopfs als nachtenhaft, weil die unmittelbar an der Feder befestigte blattartige Drucknadel diesen Forderungen nicht gerecht werden kann.

Unter Berücksichtigung dieses Sachverhalts besteht die Aufgabe der Erfindung darin, den die Merkmale des Oberbegriffs aufweisenden Druckkopf so weiterzubilden, daß die Verwendung von Nadelspitzen mit außerordentlich hartem Material ermöglicht ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 enthaltenen Merkmale gelöst, wobei durch die Merkmale des Anspruchs 2 eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung gekennzeichnet ist.

Nach Maßgabe der Erfindung ist die Drucknadel nicht mehr unmittelbar sondern über ein Ankerstück mit der Scheibenfeder verbunden. Dies besitzt den Vorteil, daß nunmehr einerseits das Ankerstück aus einem Material hergestellt werden kann, welches eine angestrebt hohe magnetische Leitfähigkeit aufweist, und andererseits die Drucknadel unbeeinflußt von dieser Forderung aus einem Werkstoff hergestellt werden kann, bei dem es ausschließlich auf die Härte und nicht auf die magnetische Leitfähigkeit ankommt. Da die Drucknadel, die aus einem sehr harten Material hergestellt werden muß, aus einer linearen Nadel besteht, weist die Drucknadel die für die Herstellung aus einem solchen Material denkbar einfachste Form und/oder Struktur auf.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt

F i g. 1 eine Schnittansicht einer Ausführungsform eines Druckkopfs,

F i g. 2 eine aufgelöste Darstellung des den Befestigungsbereich für die Drucknadeln darstellenden Teils des Druckkopfs sowie

F i g. 3 eine gegenüber F i g. 2 abgeänderte Ausführungsform der Nadelbefestigung.

F i g. 1 zeigt ein den Boden des Druckkopfs bildendes Joch 1, welches scheibenförmig ausgebildet ist und aus ferromagnetischem Material besteht. In vorbestimmten Winkclintervallen entlang eines Kreises sind vorzügs-

weise aus Siliziumstahl hergestellte Säulenkerne 2 angeordnet, die jeweils als magnetischer Kern eines Elektromagneten dienen. Ein in Axialrichtung magnetisierter zylinderförmiger Dauermagnet 3 ist vorzugsweise aus Ferrit hergestellt. Um den Säulenkern 2 ist eine Spule 4 gewickelt. Das zweite Joch ist mit dem Bezugszeichen 5 bezeichnet und besitzt Ausnehmungen 5p, welche entlang eines Kreises mit vorbestimmtem Winkelintervall angeordnet sind. Mit dem Bezugszeichen 6 ist schließlich ein Abstanciglied aus nicht magnetischem oder magnetischem Material bezeichnet Eine vorzugsweise aus Kohlenstoffstahl hergestellte scheibenförmige Feder 7 besitzt Vorsprünge 7a (vgl. F i g. 2), welche vom gemeinsamen Außenring gegen die Scheibenmitte hin vorspringen. Auf jedem Vorsprung 7a ist ein Ankerstück 9 befestigt, welches zur Aufnahme einer sich nach oben erstreckenden linearen Drucknadel 8 dient, die im oberen Teil des Druckkopfs geführt ist

Gemäß der Ausführungsform nach F i g. 2 ist der Ankerstift 9 am Vorsprung 7a der Scheibenfeder 7 angeschweißt, wobei die Drucknadel 8 dann an den Rand eines Ankerstifts 9 angeschweißt ist. Unterhalb der Scheibenfeder 7 ist ein Abstandsglied 6 angeschweißt. Das zweite Joch 5 ist oberhalb der Scheibenfeder angeordnet und weist radiale Schlitze 5p auf, die sieben Vor-Sprünge 7a der Feder bilden, wobei in diesen Schlitzen die Ankerstifte 9 angeordnet sind. Somit sind im zusammengebauten Zustand die Ankerstifte 9 im zweiten Joch 5 eingebettet. Vorzugsweise weist der Befestigungsstift 9 dieselbe Dicke oder Höhe wie das zweite Joch 5 auf. F i g. 2 zeigt in der Mitte die zerlegten Bauteile, links die Draufsicht der perspektivischen Ansicht eines jeden Bauteils und rechts die Vertikalansicht eines jeden Bauteils. Die an den Umfangsabschnitten der Bauteile vorgesehenen Öffnungen nehmen Befestigungsschrauben zur Fixierung des Aufbaus auf.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 ist das obere Ende eines Ankerstifts 9 oberhalb des Vorsprungs 7a der Scheibenfeder 7 angeordnet und eine Drucknadel 8 ist mit dem oberen Ende des Ankerstifts verschweißt. Die Ausbildung der Drucknadel 8 ist linear. Die Befestigung der Drucknadel 8 erfolgt unmittelbar am Ankerstift 9, so daß hierdurch die Bewegung eines Ankerstifts unmittelbar auf die Drucknadel übertragen wird. Da die Drucknadel linear ausgebildet und nicht gebogen ist, kann diese stark und bruchsicher ausgebildet sein.

Die Betriebsweise des Druckkopfs ist wie folgt. Wenn die Spule 4 nicht erregt ist, zirkuliert der durch den zylinderförrnigen Dauermagneten 3 induzierte Magnetfluß vom Magnet 3 durch das zweite Joch 5, den Ankerstift 9, den Säulenkern 2, ciüs erste Joch 1 zum Magnet 3. Infolgedessen werden der Ankerstift 9 zusammen mit dem Vorsprung 7a der Feder 7 zum Säulenkern 2 durch die Kraft des Dauermagnet 3 angezogen. Jeder der Ankerstifte 9 und der Vorsprünge 7a werden unabhängig durch den betreffenden Säulenkern angezogen. Wenn die Ankerstifte durch den Kern angezogen werden, sind die Spitzen der Drucknadeln entlang einer geraden Linie ausgerichtet. Wenn somit die Spule 4 nicht erregt ist, ist die Feder 7 durch den Dauermagnet vorgespannt oder erregt.

Wenn durch eine der Spulen 4 Strom geleitet wird, wird der zugehörige Säulenkern 2 magnetisiert, so daß der durch die Spule 4 erzeugte Magnetfluß den Magnetfluß des Dauermagnet 3 aufhebt. Dies hat zur Folge, daß dann der zugehörige Ankerstift 9 nicht langer durch den Säulenkern 2 angezogen, sondern von diesem losgelöst ist. Wenn der Vorsprung 7a der Feder 7 gelöst ist, wird die an der Spitze des Vorsprungs 7a der Feder 7 befestigte Nadel sehr stark angeschlagen^ so daß die auf diese Weise angeschlagene Nadel über ein Tintenbacd ein Papier anschlägt und ein Punkt gedruckt wird.

Wird der elektrische Stromfluß durch die Spule 4 unterbunden, so wird auch der magnetische Ruß unterbunden und kommt wieder der durch den Permanentmagnet 3 erzeugte magnetische Fluß zur Geltung, so daß das Ankerstück wieder zum Säulenkern 2 gezogen wird. In dieser Stellung ist eine Vibration des Ankerstücks 9" verhindert, so daß ein Zittern nicht auftreten kann.

Nachfolgend wird eine praktisch vorteilhafte Ausführungsform unter Angabe der Abmessungen beschrieben.

Wenn die Größe des zu druckenden Zeichens oder Buchstabens 2,67 mm ■ 2,05 mm beträgt, sind sieben Drucknadeln 8 vorgesehen, so daß die Anzahl der Vorsprünge und der Elektromagneten ebenfalls sieben beträgt. Der Durchmesser einer Drucknadel 8 beträgt 0,36 mm, wobei die Nadel aus einem harten Stahl mit Wolfram und Kobalt hergestellt ist Der Dauermagnet 3 besitzt einen Außendurchmesser von 35 mm und einen Innendurchmesser von 22 mm sowie eine Höhe von 8 mm, wobei der Magnet aus Ferrit-Material hergestellt ist Der Säulenkern 2 eines Elektromagneten weist einen Durchmesser von 3,5 mm auf und ist aus einem Siliziumstahl hergestellt. Die auf den Säulenkern 2 gewikkelte Spule 4 ist ein emaillierter Draht mit einer Stärke von 0,1 mm und einer Windungszahl von 490. Der in die Spule eingespeiste elektrische Strom beträgt 1 Ampere. Die Scheibenfeder 7 ist aus einem Kohlenstoffstahl für ein Federmaterial hergestellt. Die Länge eines Drucknadelhubs beträgt 0,6 mm an der Spitze einer Nadel.

Vorteilhaft ist der Umstand, daß die Größe des Druckkopfs insgesamt sehr klein ist, und der in der Spule 4 erforderliche Leistungsverbrauch gering ist. Gleichzeitig ist die Druckgeschwindigkeit hoch, wobei eine Geschwindigkeit bis zu 120 Zeichen je Sekunde möglich ist. Da der Schlag oder die Bewegung einer Drucknadel durch eine Scheibenfeder bewerkstelligt wird, ist der Dru .k durch eine Nadel stets konstant unabhängig von der Änderung des auf die Spule aufgegebenen elektrischen Stroms, so daß eine ausgezeichnete und stets gleichmäßige Druckqualität erzielt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Druckkopf, umfassend einen zylinderförmigen Dauermagnet, ein erstes den Boden des Magneten bedeckendes Joch, eine Anzahl (n) von Elektromagneten, welche einen Säulenkern und eine darum gewickelte Spule aufweisen und auf dem ersten Joch entlang eines Kreises in vorbestimmten Winkelintervallen angeordnet sind, eine scheibenförmige Feder mit einem Außenring und einer Anzahl von Vorsprüngen, welche vom Außenring nach innen vorstehen, eine Anzahl (n) von Drucknadeln, welche senkrecht zur Ebene der Feder angeordnet sind, ein zwischen der Feder und dem zylinderförmigen Dauermagneten angeordnetes ringförmiges Abstandsglied, ein zwischen dem Dauermagneten und jedem der Elektromagneten einen magnetischen Fluß erzeagendes zweites kreisförmiges Joch, welches auf der Feder befestigt ist und Radialschlitze zur Aufnahme von die Drucknadeln mit der Feder verbindenden Befestigungseiementen aufweist, sowie einen Führungsrahmen mit einem dünnen, linearem Schlitz zum Führen der Spitzen der Drucknadeln an der Druckstelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungselemente der Drucknadeln (8) als langgestreckte Ankerstücke (S) ausgebildet sind, von denen jeweils eines auf einem Vorsprung (7a) der Feder (7) befestigt ist, und daß jede Drucknadel eine sich linear erstreckende Nadel ist, welche derart am entsprechenden Ankerstück (9) befestigt ist, daß die Nadel senkrecht zur Ebene der Feder (7) verläuft

2. Druckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucknade! (8) r-s einem harten Stahl enthaltend Wolfram und Kobalt hergestellt ist.