[0001] Die Erfindung betrifft einen Nadeldruckkopf mit ringförmig angeordneten Klappankermagneten,
deren Anker jeweils mit einer Drucknadel verbunden sind, die durch Nadelführungen
etwa mittig zur Magnetanordnung verschieblich geführt sind und an deren Ankern entgegen
der Anzugsrichtung der Klappankermagnete wirkende Rückstellmittel angeordnet sind,
die die Anker im stromlosen Zustand des Klappankermagneten gegen einen Anschlag verbringen,
so daß zwischen dem Anker und den in einer Ebene liegenden Polflächen der Klappankermagnete
jeweils ein Luftspalt vorgegebener Größe besteht, der durch eine Ankerdicke und einen
Abstandshalter bestimmt ist, in dem die Anker schwenkbar gelagert sind und auf dessen
Stirnseiten ein Anschlagkörper, der eine ebene Ankeranschlagfläche aufweist, befestigt
ist.
[0002] Es ist aus DE-OS 21 10 410 ein Nadeldruckkopf mit eeiner derartigen Klappankermagnetanordnung
bekannt, bei der auf einer Grundplatte die einzelnen Klappankermagnete mit den Ankern,
Lager- und Rückstellmitteln montiert sind. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß mit
ihr enge Luftspalte der Anker zu den Klappankermagneten von einigen zehntel Millimetern
Weite, wie sie für Hochgeschwindigkeitsköpfe erforderlich sind, nur durch Einzeljustage
jedes Ankers mit entsprechenden Justagemitteln einstellbar sind, oder daß sehr hohe
Aufwendungen für die Maßhaltigkeit aller Bauteile, nämlich der Anker und und Joche
sowie der Anschlagteile, bei der Herstellung getrieben werden müssen. Außerdem muß
die Leistungsaufnahme der Magnetspulen wegen des geringen Wärmeübertragungsquerschnittes
zum Magnetkopfgehäuse begrenzt werden, was die Baugröße und Arbeitsgeschwindigkeit
der Magnete bestimmt bzw. begrenzt.
[0003] Aus DE 22 01 049 B2 ist ein Nadeldruckkopf, dessen Anker aus einem ferromagnetischen
Teil durch Drehen und Fräsen hergestellt ist, bekannt. Es liegen dabei zwar die Ankerenden
in einer Ebene; diese sind jedoch nur durch Drehen und nicht durch Läppen geebnet,
da ein überstehender Halterand mit einer Lagernut für den Anker vorgesehen ist. der
eine andere Bearbeitung nicht zuläßt. Da der Anker auf dem mittleren Joch aufliegt,
ergibt sich der Luftspalt aus dem Abstand der Deckelauflagefläche zur Ankerstirnfläche,
der Dicke des Anschlages und der Dicke des Ankers. Er ist somit u.a. von der Drehgenauigkeit
der Stirn- und der Auflagefläche zueinander abhängig.
[0004] Weiterhin ist aus DE 31 49 300 A1 ein Magnetsystem eines Nadeldruckkopfes bekannt,
bei dem die Polflächen eben sind und eine Ankerhalterfläche und eine Ankerfläche ohne
einen Luftspalt in der gleichen Ebene angeordnet sind. Ein Luftspalt ist somit als
Energiezwischenspeicher nicht vorhanden; die Andruckenergie kommt aus einer Feder,
was erhebliche Toleranzen mit sich bringt. Mangels eines definierten Luftspaltes ist
die Rückzuggeschwindigkeit völlig undefiniert.
[0005] Weiterhin ist aus DE-GM 19 23 036 ein Zeilendrucker-Klappankermagnet mit einem elektromagnetischen
Rückholmagneten bekannt, dessen Anker als Winkelhebel ausgebildet ist, dessen einer
Schenkel den Druckhammer trägt und dessen anderer Schenkel der wirksamen Anker ist.
Dieser ist endseitig verbreitert, so daß die Polflächen der beidseitig zugeordneten
Magnete im Winkel zueinander stehen, was zu einem hohen Montageaufwand führt. Die
Ankermasse beträgt ein Mehrfaches eines der magnetisch wirksamen Bereiche, so daß
die Arbeitsgeschwindigkeit dadurch gegenüber einem einfachen Magneten herabgesetzt
ist.
[0006] Es ist Aufgabe der Erfindung, eine einfache, relativ kleine Klappankermagnetanordnung
für einen Nadeldruckkopf mit guter Wärmeableitung zu offenbaren, bei der allein durch
die Montage ein eindeutiger und gleichmäßiger Luftspalt gewährleistet ist und keine
zusätzlichen Aufwendungen für die Ankerlagerung erforderlich sind.
[0007] Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß die Joche der Klappankermagnete in segmentförmigen
Aussparungen eines Metallkörpers mit Vergußmase befestigt sind und die Polflächen
mit einer Stirnfläche des Metallkörpers in einer Ebene liegen und auf dieser Stirnfläche
der Abstandshalter angeordnet ist, der aus Blechen enger Dickentoleranz ausgestanzt
und geschichtet ist, wobei die Bleche sich nach innen erstreckende segmentförmige
Ausschnitte zur Aufnahme der Anker haben und im mittleren der Bleche weitere Ausschnitte
zur Aufnahme er im anker angebrachten Schwenklagerzapfen vorgesehen sind, und daß
auf dem Abstandhalter der Anschlagkörper mit der ebenen Ankeranschlagfläche aufliegend
angeordnet ist, so daß die Luftspaltweite nur durch die Ankerdicke und eine Dicke
des Abstandshalters bestimmt ist.
[0008] Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
[0009] Der Abstandshalter ist aus gestanzten und geschichteten Blechen, vorzugsweise aus
drei Blechen, hergestellt. Dabei sind vorzugsweise in das mittlere der geschichteten
Bleche erweiterte Ausschnitte gestanzt, die der Aufnahme eines Schwenklagerzapfens
des Ankers dienen. Die Klappankermagnete werden zweckmäßig auf einer Grundplatte mit
Ausnehmungen montiert, und die Wicklungen werden dann aufgeschoben und verlötet. Der
Leichtmetallkörper wird für die Aufnahme der Spulen und der Grundplatte ausgedreht.
[0010] Nach dem Einbau der Mangete wird die Vergußmasse eingebracht, und die Stirn- und
Polflächen werden gemeinsam überschliffen, so daß eine definierte Bezugsfläche für
die Abstandshealtermontage gegeben ist. Die Bleche des Abstandshalters lassen sich
als Stanzteile bei eng tolerierter Blechdicke leicht herstellen. Die Anker eines Nadelkopfes
werden vor dem Einsetzen der Lagerzapfen als gesamter Satz gefaßt und überschliffen,
so daß nur der eine Schleifvorgang, nämlich der für die Ankerdickemaßgebliche, sämtliche
Luftspaltweiten ergibt, die somit untereinander praktisch keine Differenz aufweisen.
[0011] Beim gemeinsamen Überschleifen der Anker ist es vorteilhaft vorgesehen, die Ankerpolflächen
bezüglich des Schwenklagers radial verjüngt zu gestalten, so daß sowohl an den Polflächen
als auch an der Anschlagfläche ein flächiges Auftreffen zwecks hoher Dämpfung und
eine Minimierung des Restpalts erbracht wird. Die zum Anker gerichtete Stirnseite
des Anschlagkörpers ist ebenfalls überschliffen, so daß der Luftspalt und somit der
Ankerhub durch die Dicke des Abstandshalters bzw. die Gesamtdicke von dessen Blechen
abzüglich der Ankerdicke bestimmt ist. Hierdurch werden gleiche Ankerflugzeiten bis
zum Auftreffen der Drucknadeln auf dem Druckgut gewährleistet, was jeweils ein exakt
einer Vorgabe entsprechendes Schriftbild erbringt, da praktisch keine Verschiebung
der Auftrefforte der Nadeln auf dem Papier in Bewegungsrichtung des Kopfes gegenüber
deren Sollposition bei dem üblichen fliegenden Abdruck entsteht. Diese zeitliche Abdruckgenauigkeit
ist um so wichtiger, je schneller die Zeichenfolge und damit der Kopfvorschub gewählt
ist, der bei Schnellschreibköpfen z.B. 200 Zeichen pro Sekunde beträgt; was einer
Vorschubgeschwindigkeit von 50 cm/sec entspricht. Wegen des exakten zeitlichen Flugverhaltens
der Nadeln und des somit sich ergebenden guten Schriftbildes bei hoher Zeichengeschwindigkeit
ergibt sich der Vorteil, daß auch ein hochauflösendes Schriftbild mit z.B. 24 oder
36 Nadeln mit sogenannter "near letter quality" bei hoher Geschwindigkeit bei entsprechender
Anker- und Nadelzahl erstellt werden kann.
Weiterhin ist ein vorteilhaft möglich, rückstellseitig des Ankers zusätzlich eine
Feder anzuordnen, der eine Rückstell- oder Haltehilfe bildet.
[0012] Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung ermöglicht eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit
bei einem Aufbau und einfacher Herstellung, wobei auf dem Abstandshalter spiegelbildlich
zu dem Anzugsmagneten als die rückstellmittel und als der Anschlagkörper auf den gleichen
Anker einwirkende Rückstell-Elektromagnete mit Jochen und Wicklungen in einem Metallkörper
besfestigt sind, deren Wicklungen mit der Ansteuervorrichtung verbindbar sind, die
diese Rückstell-Elektromagnete jeweils nur dann bestromt, wenn der spiegelbildlich
gelegene Anzugs-elektromagnet nicht bestromt wird.
[0013] Um einen einfachen Aufbau mit eng toleriertem Luftspalt zu ermöglichen ist der Abstandhalter
aus drei gestanzten und geschichteten Blechen hergestellt. Dabei sind in das mittlere
der geschichteten Bleche erweiterte Ausschnitte gestanzt, die der Aufnahme eines Schwenklagerzapfens
des Ankers dienen. Die Klappankermagnete werden zweckmäßig auf einer Grundplatte mit
Ausnehmungen montiert, und die Wicklungen werden dann aufgeschoben und verlötet. Der
Leichmetallkörper wird für die Aufnahme der Spulen und der Grundplatte ausgedreht.
Nach dem Einbau der Magnete wird die Vergußmasse eingebracht, und die Stirn- und Polflächen
werden gemeinsam überschliffen, so daß eine definierte Bezugsfläche für die Abstandhaltermontage
gegeben ist. Die Bleche des Abstandshalters lassen sich als Stanzteile bei eng tolerierter
Blechdicke leicht herstellten.
[0014] Die Anker eines Nadelkopfes werden vor dem Einsetzen der Lagerzapfen als gesamter
Satz gefaßt und überschliffen, so daß nur der eine Schleifvorgang, nämlich der für
die Ankerdicke maßgebliche, sämtliche Luftspaltweiten ergibt, die somit untereinander
praktisch keine Differenz aufweisen.
[0015] Beim gemeinsamen Überschleifen der Anker ist es vorteilhaft vorgesehen, die Ankerpolflächen
bezüglich des Schwenklagers radial verjüngt zu gestalten, so daß sowohl an den Polflächen
als auch an der Anschlagfläche ein flächiges Auftreffen zwecks hoher Dämpfung und
eine Minimierung des Restpalts erbracht wird. Die zum Anker gerichtete Stirnseite
des Anschlagkörpers ist ebenfalls überschliffen, so daß der Luftspalt und somit der
Ankerhub durch die Dicke des Abstandshalters bzw. die Gesamtdicke von dessen Blechen
abzüglich der Ankerdicke bestimmt ist. Hierdurch werden gleiche Ankerflugzeiten bis
zum Auftreffen der Drucknadeln auf dem Druckgut gewährleistet, was jeweils ein exakt
einer Vorgabe entsprechendes Schriftbild erbringt, da praktisch keine Verschiebung
der Auftrefforte der Nadeln auf dem Papier in Bewegungsrichtung des Kopfes gegenüber
deren Sollposition bei dem üblichen fliegenden Abdruck entsteht. Diese zeitliche Abdruckgenauigkeit
ist um so wichtiger, je schneller die Zeichenfolge und damit der Kopfvorschub gewählt
ist, der bei Schnellschreibköpfen z.B. 200 Zeichen pro Sekunde beträgt; was einer
Vorschubgeschwindigkeit von 50 cm/sec entspricht. Wegen des exakten zeitlichen Flugverhaltens
der Nadeln und des somit sich ergebenden guten Schriftbildes bei hoher Zeichengeschwindigkeit
ergibt sich der Vorteil, daß auch ein hochauflösendes Schriftbild mit z.B. 24 oder
36 Nadeln mit sogenannter "near letter quality" bei hoher Geschwindigkeit bei entsprechender
Ankerund Nadelzahl erstellt werden kann.
[0016] Das bei engen Luftspalttoleranzen und mit Federrückstellung des Ankers erreichbare
Hochgeschwindigkeitsschreiben wird dadurch gesteigert, daß als Rückstellmittel jeweils
statt einer Feder ein Rückstellelektromagnet jedem Anzugsmagneten des Klappankers
zugeordnet wird. Der Arbeitsmagnet muß bei abgeschalteter Bestromung des Rückstellmagneten
lediglich den Anker und die Nadel in Bewegung setzen und die zum Drucken notwendige
Aufschlagenergie einbringen; ein Spannen der Rückstellfeder entfällt, so daß bei gleicher
Dimensionierung der Bauteile und ansonsten entsprechenden Betriebsbedingungen eine
um etwa 30% höhere Druckgeschwindigkeit erreicht wird.
[0017] Die Anordnung der Rückstellmagnete ist bezüglich der Anzugsmagnete vorzugsweise spiegelbildlich,
und deren Fertigung ist entsprechend einfach. Die Polflächen der Rückstellmagnete
dienen im Ruhezustand als Anschlag für die Anker. Da für die Rückstellung eine geringere
Leistung benötigt wird; denn die Aufschlagenergie der Nadeln, die beim Druckvorgang
nicht verbraucht wird, erbringt einen Rückprall der Nadeln; können die Rückstellmagnet
auch mit kürzeren Schenkeln und kleineren Spulen versehen werden. Für das Halten des
zurückgekehrten Ankers wird nur eine relativ geringe Durchflutung von etwa 2% der
Anzugsdurchflutung benötigt, da der Restspalt sehr eng ist, so daß nur sehr geringe
Verluste in den Wicklungen beim Halten entstehen, die bekanntlich quadratisch von
der Durchflutung abhängen, also etwa 0,5 Promille betragen.
[0018] Weiterhin ist ein vorteilhaft möglich, antriebs- oder rückstellseitig des Ankers
zusätzlich eine Feder oder einen Permantmagneten anzuordnen, der eine Rückstell- oder
Haltehilfe bzw. eine Antriebshilfe bildet. Die nichtlinieare Polkraftcharakteristik
eines Rückstellmagneten läßt sich ohne besonderen Aufwand dadurch voll ausnutzen,
daß die Polflächen des Permantentmagneten zusammen mit den Polflächen der Elektromagneten
bei dem Schleifvorgang bearbeitet werden und somit ein planes Anliegen des Ankers
erreicht wird. Eine starke Scherung der Permamentmagnetkraft durch einen rückseitig
verbleibenden großen Luftspalt zum Rückflußjoch, welches durch den Rückholmagneten
gebildet wird, vermeidet eine merkliche Auswirkung von Temperatur-Änderungen auf
die Magnetkraft.
[0019] Eine praktisch spannungs- und verwindungsfreie Lagerung der Ankers in Bezug auf die
Magnetpole und die Drucknadel wird vorteilhaft dadurch erreicht, daß die Nadeln und/oder
die Schwenklagerbolzen in situ mit dem Anker verschweißt werden, wofür vorzugsweise
eine Laser- oder Elektronenstrahl-Schweißung dient. Um zum Magnetfeld eine exakte
Zentrierung der Anker zu erreichen, werden diese Elektromagnete jeweils vor der Verschweißung
vorteilhaft durch eine pulsierende Bestromung erregt und bei der Verschweißung mit
einem Dauerstrom beaufschlagt.
[0020] In den Fig. 1 bis 10 sind vorteilhafte Ausgestaltungen dargestellt.
Fig. 1 zeigt vergrößert einen axialen Ausschnitt durch einen Nadeldruckkopf;
Fig. 2 zeigt einen axialen Schnitt in anderem Maßstab vergrößert durch den Leichmetallkörper;
Fig. 3 zeigt einen axialen Schnitt im Maßstab gem. Fig. 2 durch die Grundplatte mit
aufgesetzten Magnetjochen;
Fig. 4 zeigt einen Ausschnitt einer Aufsicht des Leichtmetallkörpers gem. Fig. 2;
Fig. 5 zeigt einen Ausschnitt einer Aufsicht zu Fig. 3;
Fig. 6 zeigt einen Ausschnitt eines Abstands- und Lagerblocks;
Fig. 7 zeigt einen Ausschnitt eines Abstandsbleches;
Fig. 8 zeigt einen Anker in Aufsicht im Maßstab gem. Fig.1
Fig. 9 zeigt vergrößert einen axialen Ausschnitt durch einen Nadelkopf mit Rückholmagneten;
Fig. 10 zeigt eine Ansteuerschaltung für einen Anzugs- und einen Rückholmagneten.
[0021] Fig. 1 zeigt etwa 5-fach vergrößert einen Querschnitt durch einen Nadeldruckkopf
von der Mittelachse (M) aus in radialer Richtung mit einem Leichtmetallkörper (1)
in dem ein Anzugsmagnetjoch (3), das eine Wicklung (4) trägt, eingegossen ist. Das
Magnetjoch (3) ist in der Grundplatte (2) in eine Ausnehmung eingesetzt. Die Grundplatte
(2), die der kompletten Montage der Anzugsmagnete mit den Wicklungen (4) und der elektrischen
Anschlüsse dient, ist in einer Ausdrehung (12) zentrisch im Metallblock (1) gehalten.
Die segmentförmigen Aussparungen (42) in dem Leichtmetallkörper (1) sind mit Vergußmasse
gefüllt, über die die Wärme aus den Wicklungen (4) der Magnet abgeführt wird. Zur
guten Wärmeabgabe sind außenseitig am Leichtmetallkörper (1) Kühlrippen (17) angeformt,
und die Stege zwischen den Magneten dienen der Wärmeaufnahme. Die Vergußmasse ist
mit hoher Wärmeleitung ausgewählt, wozu z.B. als Füllmaterial Metallpartikel dienen.
Die Stirnfläche (S1) des Leichtmetallkörpers (1) und die Polflächen (S2) der Mangetjoche
(3) sind gemeinsam überschliffen. Auf der Stirnfläche (S1) sind Abstandhalter (70,
71, 71A) angeordnet, in denen der Klappanker (5) schwenkbar gelagert ist, an dessen
zur Kopfmitte sich erstreckenden Ende eine Drucknadel (51) befestigt ist, die in stegförmigen
Nadelführungen (61) zum nicht dargestellten Druckmundstück hin verschieblich gelagert
sind. Die Nadelführungen (61) sind in bekannter Weise in einem Gehäuse (6) gehalten,
das mit Schrauben (62) in zylindrischen Nuten (18) am Leichtmetallkörper (1) befestigt
ist. Die Anker (5) liegen rückwärtig an dem gerippten Anschlagkörper (30) an.
[0022] Die Schwenkbeweglichkeit des Ankers (5) ist durch die Anschlagfläche begrenzt, die
mit der Auflagefläche (S1A) des Anschlagkörpers auf dem Abstandshalter (71A, 70, 71)
eben überschliffen ist. Somit ergibt sich der Luftspalt (SP) des Klappankermagneten
aus der Differenz der Gesamtdicke (D) des Abstandshalters und der Ankerdicke.
[0023] Als Rückstellmittel für den Anker (5) ist eine Druckfeder (15) am Anker (5) angreifend
angeordnet. Dabei sind die Federn (15) in zylindrische Öffnungen im Leichtmetallkörper
(1) eingesetzt.
[0024] Weitere Einzelheiten des Aufbaues sind etwa in 2-facher Vergrößerung in den Fig.
2-7 gezeigt.
[0025] Einen Leichtmetallkörper (1) zeigt Fig. 2 im axialen Querschnitt und Fig. 4 ausschnittsweise
in Aufsicht auf die Stirnfläche. Das Strangpreßprofil hat für 24 Magnete segmentförmige
Aussparungen (14), die durch eine Ausdrehung (11) im Bereich der Wicklungen erweitert
sind. Radial fluchtend zu den Aussparungen (14) sind die zylindrischen Ausnehmungen
(15Z) für die Rückholfeder bzw. den Rückholmagneten eingebracht. Außenseitig sind
die Kühlrippen (17) und Orientierungskanäle (16) zur Verstiftung angeformt. Innen
ist ein Kanal zur Aufnahme der Druckdrähte vorgesehen, an dem zylindrische, hinterschnittene
Nuten (18, 19) für Befestigungsmittel axial verlaufend angeformt sind.
[0026] In Fig. 2 sind außer den Nuten (18, 19), den Aussparungen (14) und den Ausnehmungen
(15Z) auch die Ausdrehungen (11, 12, 13) zu erkennen, die der Aufnahme der Wicklungen,
der Grundplatte bzw. der Deckplatte dienen.
[0027] Fig. 3 und 5 zeigen einen radialen Schnitt bzw. eine Aufsicht auf die Polflächen
einer Grundplatte (2) mit eingesetzten Magnetjochen (3). Die Joche (3) sind in Ausstanzungen
(22) gehalten. Außerdem sind in der Grundplatte (2) Ausstanzungen (21) für die Durchführung
der Wicklungsenden und Orientierungslöcher (26) für eine Verstiftung mit dem Orientierungskanälen
eingebracht. Auf der Grundplatte (2) ist eine Anschlußverdrahtung für die Wicklungen
aufgebracht.
[0028] Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Abstandshalters ist in Fig. 6 und 7 dargestellt.
Fig. 6 zeigt einen Ausschnitt eines Stanzteiles aus Feinblech, das als zentrales Lagerblech
(70) dient und zur Aufnahme der Anker jewels nach innen segmentförmige Ausschnitte
(75) hat. Diese Ausschnitte (75) haben zur Aufnahme der Schwenklagerzapfen (52), Fig.
8, jeweils seitlich erweiterte Lagerkammern (76). Beidseitige Führungsnasen (77) in
der Nähe der Lagerkammern (76) geben eine seitliche Ankerführung. Orientierungslöcher
(74) dienen der Verstiftung mit den anderen Blechen und dem Leichtmetallkörper.
[0029] Fig. 7 zeigt einen Ausschnitt der weiteren Abstandshalter-Bleche (71), die die Position
der Schwenklagerzapfen beidseitig des zentralen Lagerblechs begrenzen, so daß weitgehend
geschloffene Lagerkammern gebildet werden, die zweckmäßig mit einem Dauerschmiermittel
gefüllt werden. Für die freie Ankerbewegung sind entsprechende Segment-Ausstanzungen
(72) in das Feinblech eingebracht. Die Orientierungslöcher (73) dienen einer Verstiftung.
[0030] Fig. 8 zeigt einen Anker (5) in Aufsicht. Er ist aus gestanzten hochpermeablen Ankerblechen
(53, 53M) geschichtet zusammengesetzt. Das mittlere Ankerblech (53M) ist auf die jeweils
günstigste Nadelanschlußlänge weitergeführt, so daß daran stirnseitig die Drucknadel
(51) angeschweißt ist. Am gegenüberliegenden Ende ist der Schwenklagerzapfen (52)
in einer Nut (54) eingeschweißt. Die Anordnung des Zapfens (52) in der Nut (54) zeigt
Fig. 1 im Querschnitt. Die Stärke des Zapfens (52) entspricht mit engen Toleranzen
der Dicke des zentralen Lagerbleches.
[0031] Der Anker kann statt aus Ankerblechen auch als Sinterteil gefertigt werden. Eine
außermittige Anordnung des Schwenk-Lagerzapfens im Abstandshalter und die Verwendung
nur zweier Abstandsbleche dafür oder eines Abschnittes vom Strang-Profilmaterial
als Abstandshalter liegt im Rahmen des fachmännischen Könnens. Auch kann an Stelle
des im Polbereich mit gleichförmiger Dicke dargestellten Ankers eine entsprechend
dem Anker-Schwenkwinkel verjüngte, keilförmige Ausgestaltung des Ankers gewählt werden,
was eine Optimierung darstellt.
Fig. 9 zeigt eine Ergänzung der Anordnung nach Fig. 1 mit Rückstell-Elektromagneten
(3A, 4A).
[0032] Als Rückstellmittel für den Anker (5) sind ein Rückstell-Elektromagnet (3A, 4A) am
Anker (5) angreifend angeordnet. Zusätzlich kann eine Feder (15) und/oder ein Permanentmagnet
(15M) in zylindrische Öffnungen im Leichtmetallkörper (1, 1A) eingesetzt werden. Die
Rückhol-Elektromagnete (3A, 4A) sind jeweils symmetrisch bezüglich der Anker (5)
spiegelbildlich zu den Anzugs-Elektromagneten (3, 4) angeordnet, wobei sie ebenso
in einer Grundplatte (2A) befestigt und in einem Leichtmetallkörper (1A) eingegossen
sind. Die Polflächen der Rückholmagnete (3A) bilden die Anschlagflächen (S2A). Außenseitig
sind die beiden Grundplatten (2, 2A) durch Deckplatten (41, 41A) abgeschlossen.
[0033] Fig. 10 zeigt eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung der Wicklungen eines Anzugs-
und eines Rückholmagneten (4, 4A). Die Betriebsspannung (U) ist an eine steuerbare
Stromquelle (1Q), die zweckmäßig eine Pulspausensteuerung (PP) und eine Freilaufschaltung
(FD) enthält, geführt, deren Ausgang (I) über steuerbare Schalter (RS, AS) an die
Wicklung (4A) des Rückstellmagneten bzw. die Wicklung (4) des Ansteuermagneten geschaltet
wird. Eine zentrale Drucksteuerung (ZS) gibt jeweils für einen Punktabdruck ein Ansteuersignal
(A) an den Schalter (AS) für eine vorgegebene Ansteuerzeit, die abhängig von der gewünschten
Anschlagstärke und dem jeweils vorhandenen Druckgut bestimmt ist, und die Drucksteuerung
(ZS) bestimmt gleichzeitig die Stromstärke der Stromquelle (IQ) über das oder die
Stromstärke-Steuersignale (IS). Gleichzeitig wird über ein entsprechend gepoltes Signal
(R) der Schalter (RS) geöffnet und der Rückstell- und Haltemagnet (4A) entstromt.
Am Ende der Ansteuerzeit, etwa wenn die Nadel auftrifft, wird das Steuersignal (A)
abgeschaltet und der Rückstellmagnetstrom mit dem Steuersignal (R) eingeschaltet.
Hierbei wird vorteilhaft für eine Rückholzeit die Stromstärke in etwa gleicher Größe
wie beim Vortrieb gewählt, damit eine etwa gleiche Anfangsmagnetfeldstärke im Luftspalt
aufgebaut wird, die eine schnelle Richtungsumkehr des Ankers bewirkt. Danach wird
eine wesentlich geringere Stromstärke durch Änderung des Stromstärkesteuersignals
(IS) vorgegeben, wodurch beim Anschlag des Ankers kein starker Rückprall sondern ein
Halten erfolgt, so daß ohne Wartezeit unmittelbar oder zu beliebig vorgegebener Zeit
eine erneute Betätigung der Nadel erfolgen kann.
[0034] In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Schaltung wird jeweils die Energie einer
gerade abgeschalteten Wicklung (4, 4A) auf die jeweils im gleichen Zeitpunkt eingeschaltete,
den gleichen Anker betätigende, Wicklung übergeleitet, wodurch eine wesentliche Beschleunigung
des Stromauf- bzw. -Abbaues erreicht wird. Zur Überleitung des Stromes zwischen den
Wicklungen (4, 4A) bilden Überleitungsdioden (D3, D4) wechselseitig eine Serienschaltung
dieser Wicklungen, wobei die Sperrdioden (D1, D2) deren gegenseitige Entkopplung bewirken.
[0035] Für eine möglichst schnelle Ankerbetätigung und andererseits für eine weitgehende
Unabhängigkeit von der Sättigungseigenschaft des Magnetmaterials, insbesondere von
deren Temperaturabhängigkeit, empfiehlt es sich, während der Anzugszeit die Durchflutung
entsprechend einer etwa 70%-igen Sättigungsmagnetisierung des Ankers zu wählen. Auch
wird durch die Beschränkung der Sättigung ein Übersprechen der Magnete zu benachbarten
Magneten in zulässigen Grenzen gehalten. In einer leistungsssparendenden Ausführung
beträgt die Durchflutung während der Rückstellzeit zweckmäßig etwa 1/3 der Anzugsdurchflutung.
Danach wird die Durchflutung auf eine Haltedurchflutung von etwa 2% des Wertes der
Anzugsdurchflutung herabgesetzt.
[0036] Eine besonders schnelle Umstellung des Ankers zwischen den beiden wechselseitig auf
ihn einwirkenden Magneten erfolgt, wenn die Magnetfelder beider Magnete durch entsprechende
Polung der Wicklungen im Anker gleichgerichtet verlaufen. Im Anker entstehen dann
keine Umschalt-Wirbelstromverluste und Feldaufbauverzögerungen.
[0037] Eine vorteilhaft energiesparende Bestromung der Rückstellmagnete (3A, 4A) ergibt
sich jeweils unter Ausnutzung der Rückprallenergie der Drucknadeln (51) und des Ankers
(5), indem nach Abschaltung der Anzugsbestromung, die etwa beim Nadelaufprall erfolgt,
eine Wartezeit ohne Bestromungen folgt, die bis zur völligen Ankerumkehr, z.B. 10
bis 20 Mikrosekunden, dauert, nach der erst die Bestromung der Rückstellmagnete (3A,
4A) mit 1/3- bis 1/10-fachen der Anzugsdurchflutung erfolgt und zwar so lange bis
der Anker (5) am Anschlag anschlägt und dort seine Rückprallenergie abgegeben hat,
wozu etwa das 3/2- bis 1-fachen der Anzugszeit benötigt wird. Danach wird die Stromstärke
auf die Haltestromstärke von ca. 2% der Anzugstromstärke heruntergeschaltet. Die jeweils
angegebenen Arbeitsbereiche betreffen das Bedrucken von bis zu 5 Nutzen und von mehr
als 5 Nutzen. Eine Vorgabe der geeigneten Werte abhängig von der Anwendung ist vorgegeben.
Vorzugsweise werden zwischen zwei Betriebszuständen umschaltbar die Vorgabewerte gemeinsam
verändert. Bei mehr als fünf Nutzen wird mit einer maximalen Anzugsdurchflutung gearbeitet,
und bei weniger als fünf Nutzen wird die Anzugsdurchflutung aus 3/4 dieses Maximalwertes
abgesenkt.
1. Nadeldruckkopf mit ringförmig angeordneten Klappanker-Magneten (3, 4, 5), deren
Anker (5) jeweils mit einer Drucknadel (51) verbunden sind, die durch Nadelführungen
(61) etwa mittig zur Magnetanordnung verschieblich geführt sind, und an deren Ankern
(5) entgegen der Anzugsrichtung der Klappankermagnete (3, 4, 5) wirkende Rückstellmittel
(15) angeordnet sind, die die Anker (5) im stromlosen Zustand des Klappankermagneten
(3, 4, 5) gegen einen Anschlag (30) verbringen, so daß dann zwischen den Ankern (5)
und den in einer Ebene liegenden Polflächen (S2) der Klappankermagnete (3, 4) jeweils
ein Luftspalt (SP) vorgegebener Größe besteht, der durch eine Ankerdicke und einen
Abstandshalter (7) bestimmt ist, in dem die Anker (5) schwenkbar gelagert sind und
auf dessen Stirnseiten ein Anschlagkörper (30), der eine ebene Ankeranschlagfläche
aufweist, bestfestigt ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Joche (3) und die Wicklungen (4) der Klappankermagnete
(3, 4, 5) in segmentförmigen Aussparungen (42, 14) eines Metallkörpers (1) mit Vergußmasse
befestigt sind und die Polflächen (S2) mit einer Stirnfläche (S1) des Leichtmetallkörpers
(1) in einer Ebene liegen und auf dieser Stirnfläche (S1) der aus Blechen (71, 70,
71A) bestehende Abstandshalter (71, 70, 71A) angeordnet ist, wobei die Bleche (71,
70, 71A) sich nach innen erstreckende segmentförmige Ausschnitte (75, 72) zur Aufnahme
der Anker (5) haben und im mittleren Blech (70) weitere Ausschnitte (76) zur Aufnahme
der im Anker angebrachten Schwenklagerzapfen (52) vorgesehen sind, und daß auf diesem
Abstandshalter der Anschlagkörper (30) mit der ebenen Ankeranschlagfläche aufliegend
angeordnet ist, so daß die Luftspaltweite (SP) nur durch die Ankerdicke und eine Dicke
des Abstandshalters (71, 70, 71A) bestimmt ist.
2. Nadeldruckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausschnitte (76)
mit einem Dauerschmiermittel gefüllt sind.
3. Nadeldruckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anker (5) in ihrer
Dicke dem Ankerschwenkwinkel entsprechend verjüngt sind.
4. Nadeldruckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (5) an seinem
nach außen gerichteten Ende eine Nut (54) trägt, in der der Schwenklagerzapfen (52)
befestigt ist, und daß der Anker (5) aus einem Sinterteil oder aus einem Blechpaket
(53) hoher Permeabilität besteht, das in Achsrichtung des Nadelkopfes lamelliert ist
und dessen mittleres Ankerblech (53M) über den magnetisch wirksamen Ankerbereich hinaus
bis zur Drucknadel (51) in dem zentralen Bereich des Druckkopfes verlängert ist.
5. Nadeldruckkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf
dem Abstandshalter (71, 70, 71A) spiegelbildlich zu den Anzugsmagneten (3, 4) als
die Rückstellmittel und als der Anschlagkörper auf den gleichen Anker (5) einwirkende
Rückstell-Elektromagnete (3A, 4A) mit Jochen (3A) und Wicklungen (4A) in einem Metallkörper
(1A) befestigt sind, deren Wicklungen (4A) mit der Ansteuervorrichtung (ZS) verbindbar
sind, die diese Rückstell-Elektromagnete (3A, 4A) jeweils nur dann bestromt, wenn
der spiegelbildlich gelegene Anzugs-Elektromagnet (3, 4) nicht bestromt ist.
6. Nadeldruckkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen (4,
4A) der Anzugs- und Rückstell-Elektromagnete (3, 4; 3A, 4A) jeweils mit einer durch
die Steuervorrichtung (ZS) gesteuerte Ansteuerschaltung verbunden sind, die eine steuerbare
Stromquelle (IQ), die vorzugsweise einen puls-pausengesteuerten Schalter (PP) mit
Freilaufschaltung (FD) umfaßt, deren Ausgangssignale (I) jeweils über einen steuerbaren
Schalter (AS, RS) jeweils auf die eine oder die andere der Wicklungen (4, 4A) geschaltet
wird, wobei die Stromstärke der Stromquelle (IQ) jeweils nach einer Umkehr der Ankerbewegungsrichtung
infolge kurzzeitiger Bestromung des Rückstellmagneten (4A) auf eine relativ geringe
Haltestromstärke, z.B. von 2% der Anzugsstromstärke, mit der der Anzugsmagnet (4)
bestromt wird und der bis zur Ankerumkehr vorgegeben ist, umgeschaltet wird.
7. Nadeldruckkopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Wicklungen
(4, 4A) der Elektromagnetpaare Stromüberleitdioden (D3, D4) zur Serienschaltung der
Wicklungen zwecks Stromübernahme jeweils bei Abschaltung einer der Wicklungen (4,
4A) sowie Trenndioden (D1, D2) jeweils in Serie mit den Wicklungen (4, 4A) zur Entkopplung
derselben bei ihrer Bestromung angeordnet sind.
8. Nadeldruckkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung
(ZS) die Anzugselektromagneten (3, 4) derart gesteuert bestromt, daß sie von einer
vorgegebenen Anzugsdurchflutung von etwa 70% der Sättigungsdurchflutung für eine vorgegebene
Anzugszeit, die etwa der Ankerflugzeit bis zum Auftreffen einer mit dem Anker (5)
verbundenen Nadel (51) auf einem Druckgut entspricht, durchströmt sind und daß die
Steuervorrichtung (ZS) die Rückstell-Elektromagnete (3A, 4A) derart bstromt, daß diese
jeweils nach der Anzugsbestromungszeit des Anzugs-Elektromagneten (3, 4) für eine
Rückholzeitspanne, die etwa dem 1- bis 3/2-fachen der Anzugsbestromungszeit entspricht,
von einer Rückzugsdurchflutung, die etwa 1/3 der Anzugsdurchflutung, beträgt, durchströmt
sind und danach mit einer wesentlich niedrigeren Haltedurchflutung, von etwa 2% der
Anzugsdurchflutung durchströmt sind.
9. Nadeldruckkopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwischen der
Anzugs- und der Rückzugsbestromung für eine Umkehrzeitspanne, gemäß einer Umkehrzeit
des Ankers (5), keine der Bestromungen erfolgt und die Rückzugsdurchflutung in der
Rückholzeitspanne, gemäß der Rückflugzeit in der der Anker (5) sich über den Luftspalt
(SP) bis zum Anschlag bewegt und in der er dort die Rückprallenergie auf den Anschlag
übertragen hat, erfolgt.
10. Nadeldruckkopf nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzugsdurchflutung,
die stromlose Umkehrzeitspanne, die rückholzeitspanne, die Rückzugsdurchflutung und
die Haltedurchflutung vorgebbar sind.
11. Nadeldruckkopf nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten
vorgebbaren Betriebszustand die Anzugsdurchflutung ihren Maximalwert hat, die Umkehrzeitspanne
etwa 20 Mirkosekunden beträgt, die Rückholzeitspanne der Anzugszeit entspricht und
die Rückholdurchflutung etwa 25% der Anzugsdurchflutung entspricht und in einem zweiten
vorgebbaren Betriebszustand die Anzugsdurchflutung etwa 75% des Maximaldurchflutungswertes
beträgt, die Umkehrzeitspanne etwa 10 Mikrosekunden beträgt, die Rückholzeitspanne
etwa dem 3/2-fachen der Anzugszeit entspricht und die Rückholdurchflutung etwa 1/3
der vorherigen Anzugsdurchflutung entspricht.
12. Nadeldruckkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflutung der
Rückstellmagnete (3A, 4A) so gewählt wird, daß deren Magnetfeld dem Magnetfeld der
Anzugsdurchflutung im Anker (5) gleichgerichtet ist.