[0001] Die Erfindung betrifft einen Matrixdruckkopf, insbesondere für serielle Schriftzeichenbildung,
mit einer Elektromagnetspulen-Baugruppe, bestehend aus einer Magnetflußleitplatte,
an der Magnetpolkerne mit Elektromagnetspulen und eine Dauermagnetplatte befestigt
sind sowie mit einer gegen die Elektromagnetspulen-Baugruppe anliegenden Anker-Baugruppe,
bestehend aus einer Ankerplatte und daran befestigtem, in Richtung auf die Magnetpolkerne
jeweils auslenkbarem Ankerarm mit einem oder mehreren Druckelementen, wobei die Ankerarme
in zurückgezogener Position der Druckelemente jeweils mittels der Dauermagnetplatte
gegen die Magnetpolkerne anziehbar sind.
[0002] Derartige Matrixdruckköpfe werden vor Schreibwiderlagern (Schreibwalzen) hin- und
herbewegt, wobei die selektiv bestromten Elektromagnetspulen zur Aufhebung eines Dauermagnet-Feldes
bestromt werden, das im Ruhezustand den Ankerarm mit dem Druckelement in einer zurückgezogenen
Position hält. In dieser zurückgezogenen Position wird der gefederte Arm, d.h. der
Ankerarm zwecks Vorspannung gehalten, um bei Aufhebung des Magnetfeldes, das durch
die Dauermagnetplatte bewirkt wird, unmittelbar mechanische Energie zum AbschieBen
des Druckelementes zur Verfügung zu haben. Ein solches Drucksystem zeichnet sich durch
eine hohe Anschlagzahl pro Sekunde aus, so daß nur noch für jedes einzelne Druckelement
die Zeit für das Vorschießen, Drucken und Zurückbewegen in die Ruheposition die Druckgeschwindigkeit
begrenzt.
[0003] Man unterscheidet hierbei zwei unterschiedliche Systeme, die sog. serielle Schriftzeichenbildung
und die zeilenweise Schriftzeichenbildung. Bei der seriellen Schriftzeichenbildung
werden innerhalb eines Schriftzeichens einzelne oder sämtliche Punkte durch dieselben
oder unterschiedliche Druckelemente innerhalb eines Zeichens gesetzt, währenddem bei
der zeilenweisen Schriftzeichenbildung die Druckelemente in einer Linie horizontal
nebeneinander angeordnet sind, z.B. 66 Druckelemente, die stets in einer Linie arbeiten,
wobei der Aufzeichnungsträger, d.h. eine Papierbahn, nach jedem Abdruck einer Punktzeile
entsprechend vorgeschoben wird. Bei der zeilenweisen Schriftzeichenbildung schwingt
der Matrixdruckkopf, meist als Hammerbank bezeichnet, jeweils um ein bis zwei Zeichenbreiten
horizontal, wie auch der Matrixdruckkopf bei der seriellen Schriftzeichenbildung horizontal
hin- und herbewegt wird, jedoch über die volle Papierbahnbreite.
[0004] Das System der Elektromagnetspulen-Baugruppe und einer Anker- Baugruppe mit vorgespannten
Ankerarmen hat sich bewährt. Jedoch hat sich gezeigt, daß der Aufwand an magnetischer
Energie sowie an Fertigungsgenauigkeit (enge Toleranzen) noch zu wünschen übrig läßt.
[0005] Es ist bekannt (DE-PS 30 17 903 bzw. EP~0S 0 009 873); einen eingangs bezeichneten
Matrixdruckkopf mit einer scheibenförmigen Feder und einzelnen als Ankerarme wirkenden
Vorsprüngen zu gestalten, wobei an der Spitze der Vorsprünge sog. Ankerstücke, d.h.
Verstärkungen vorgesehen sind, an denen sich die eigentlichen Druckelemente, wie z.B.
Drucknadeln, befinden. Derartige oder ähnliche Gestaltungen der Matrixdruckköpfe weisen
zunächst den Mangel von erhöhter Energieaufnahme auf, die benötigt wird, um das jeweilige
Magnetfeld des Dauermagneten bzw. der Elektromagnetspule aufzubauen bzw. abzubauen.
Insbesondere zeigen sich bei den bekannten, in Schlitzen einer Deckplatte geführten
Ankerarmen, die senkrecht auf einer Blattfeder angeordnet sind, innerhalb der Schlitze
unangebrachte Streuverluste, die die Kraft des Dauermagneten mindern. Die Herabsetzung
der Dauermagnetkraft bedeutet jedoch ein langsameres Zurückholen des Ankerarmes in
die zurückgezogene Position der Druckelemente. Derartige Bauweisen, bei denen die
Ankerarme in Schlitzen der Deckplatte geführt sind, bedürfen einer übergenauen Herstellung,
d.h. der Fertigung sämtlicher Einzelteile in sehr engen Toleranzen, die somit zu einem
teuren Produkt zwingen.
[0006] Ferner ist die Anordnung der Dauermagneten nach dem Stand der Technik nachteilig,
weil deren Magnetfluß durch unerwünschte Streuflüsse in angrenzende Bauteile geschwächt
wird. Darüber hinaus weisen die gefederten Ankerarme nachteilige Federanordnungen
auf.
[0007] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Auf- bzw. Abbau der Magnetflüsse bzw.
Magnetfelder des Dauermagneten und/oder des Elektromagneten wirkungsvoller zu gestalten,
hierbei unerwünschte Streuflüsse zu vermeiden und hierbei dennoch einen Matrixdruckkopf
bei ausreichender Genauigkeit der Einzelteile zu schaffen, ohne teure, enge Toleranzen
bei der Fertigung der Einzelteile oder des gesamten Matrixdruckkopfes einhalten zu
müssen.
[0008] Die gestellte Aufgabe wird bei dem eingangs bezeichneten Matrixdruckkopf erfindungsgemäß
durch die Kombination folgender Merkmale gelöst:
a) ein einziger, unkritischer parasitärer Luftspalt ist jeweils zwischen der Ankerplatte
und einem ihr zugeordneten Ankerarm vorgesehen und
b) Magnetflußleitplatte und Ankerplatte sind außen gegenüber der Dauermagnetplatte
zurückversetzt.
[0009] Die Herstellung eines solchen Matrixdruckkopfes bedarf keiner äußerst engen Toleranzen
für die Einzelteile und außerdem werden unerwünschte Streuflüsse im Bereich der Ankeranne
vermieden. Besonders vorteilhaft Ist es jedoch, daß der Magnerfluß des Dauermagneten
ohne größere Streuverluste und unter höherer Konzentration der Flußlinien in die Ankerarme
geführt werden kann. Die Erfindung vermeidet somit auch die Schlitze in den Deckplatten
zur Führung von federnden Ankerarmen nach dem Stand der Technik. Eine Aufgliederung
der Bauweise des Matrixdruckkopfes ist sowohl fertigungstechnisch als auch montagetechnisch
bei Gliederung in eine Elektromagnetspulen-Baugruppe und in eine Anker-Baugruppe besonders
günstig zu erzielen, wenn nach weiteren Merkmalen zwischen Magnetflußleitplatte und
Ankerplatte eine Zwischenplatte angeordnet ist, die mit der Stirnseite der Magnetpolkerne
eine Ebene bildet. Vorteilhaft ist nämlich, nach Endmontage eine genaue Höheneinstellung
von Zwischenring und Magnetpolkernen durch eine gemeinsame Endbearbeitung zu bewerkstelligen,
wobei die gemeinsame Ebene gebildet wird.
[0010] Magnetische Streuflüsse, d.h. eine Steigerung der effektiv vorhandenen Magnetkraft,
werden außerdem dadurch vermieden, daß auch die Zwischenplatte außen gegenüber der
Dauermagnetplatte zurückversetzt angeordnet ist.
[0011] Sowohl die Anlage der Ankerarme an den Magnetpolkernen, die Länge der federnden Teile
der Ankerarme, die Einspannung der federnden Ankerarme lassen sich ferner dadurch
verbessern, daß die Dicke der Ankerplatte etwa der Dicke der Ankerarme entspricht,
daß eine zu den Ankerarmen gegenüberliegende Abstufung an der Ankerplatte vorgesehen
ist und daß auf der verbleibenden Ankerplattenfläche ein relativ kurzer Federarm befestigt
ist, der jeweils mit einem Ankerarm verbunden ist.
[0012] Weiterhin lassen sich magnetische Streuflüsse beseitigen, wodurch der magnetische
Kreis kürzer wird, der Magnetfluß intensiver und damit auch mit weniger Energie der
Dauermagnetplatte ausgekommen werden könnte, indem nach weiteren Merkmalen die Magnetflußleitplatte
etwa mit der den Druckelementen zugewandten Außenfläche der Magnetpolkerne endet.
[0013] Die Führung des magnetischen Flusses wird weiterhin dadurch verbessert, daß die Zwischenplatte
gegenüber der Dauermagnetplatte auf der den Elektromagnetspulen zugewandten Seite
zurücksteht.
[0014] Währenddem der bisher beschriebene Matrixdruckkopf als sog. Hammerbank eines Matrixzeilendruckers
arbeiten kann, besteht die Möglichkeit, einen Matrixdruckkopf für die serielle Schriftzeichenbildung
dadurch zu erhalten, daß Magnetflußleitplatte, Dauermagnetplatte, Zwischenplatte der
Elektromagnetspulen-Baugruppe sowie die Ankerplatte der Anker-Baugruppe jeweils ringförmig
ausgebildet und konzentrisch angeordnet sind.
[0015] Herstelltechnik, Montage bzw. Aufbau des Matrixdruckkopfes zeichnen sich dadurch
aus, daß das elektrisch bzw. magnetisch nicht leitfähige Gehäuse aus zwei verbindbaren
Gehäuseteilen besteht und die Elektromagnetspulen-Baugruppe in einem Gehäuseteil und
die Anker-Baugruppe im wesentlichen innerhalb des anderen Gehäuseteiles angeordnet
sind. Die Verbindung der beiden Gehäuseteile bewirkt daher die Fertigmontage des Matrixdruckkopfes,
und andererseits dient das Lösen der beiden Gehäuseteile dazu, erforderlich werdende
Wartungsarbeiten leicht und schnell durchführen zu können.
[0016] Bei seriellen Matrixdruckköpfen ist ferner vorteilhaft, daß die Magnetflußleitplatte
bei ringförmiger Ausführung mittels einer die elektrischen Leiter für die Elektromagnetspulen
aufnehmenden Leiterplatte verschlossen ist. Hierbei ist der Anschluß für die Elektromagnetspulen
leicht mittels Steckanschlüssen oder mittels Schleppkabel zu bewerkstelligen.
[0017] Die erfindungsgemäße Anordnung einer Magnetflußplatte, einer entsprechend bemessenen
Dauermagnetplatte, einer entsprechend bemessenen Zwischenplatte sowie der Ankerplatte
mit der gekennzeichneten Abstufung führt vorteilhafterweise zu einer radial beachtlichen
Beabstandung der Elektromagnetspulen von der Mittelachse des Matrixdruckkopfes. Es
ist daher besonders vorteilhaft, daß die Anzahl der über den Umfang verteilten Druckelemente,
Elektromagnetspulen und Ankerarme mehr als 9, vorzugsweise mehr als 18 beträgt.
[0018] Ein derartiger 18- bzw. 24-Nadeldruckkopf (oder auch ein Matrixdruckkopf mit noch
mehr Druckelementen) erzeugt eine besonders leicht lesbare Schrift, wenn die Anzahl
der über den Umfang verteilten Druckelemente am Mundstück in zumindest eine Spalte
gegliedert ist. Eine solche Druckelementgliederung dient sowohl zu schnellem als auch
zu schönem Schreiben einer hohen Zeichenanzahl pro Zeiteinheit.
[0019] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im
folgenden näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 einen hälftigen axialen Querschnitt durch einen seriellen Matrixdruckkopf gemäß
der Erfindung, wobei die untere Hälfte in Ansicht dargestellt ist,
Fig. 2 den Matrixdruckkopf gemäß Fig. 1 in Ansicht auf die Druckelemente mit mehreren
Teilschnitten in aufeinanderfolgenden Ebenen des Querschnittes gemäß Fig. 1:
Schnitt I in der Schnittebene gemäß Fig. 2,
Schnitt II in der Schnittebene gemäß Fig. 2,
Schnitt III in der Schnittebene gemäß Fig. 2,
Schnitt IV in der Schnittebene gemäß Fig. 2.
Fig. 3 einen axialen Teilschnitt gemäß Fig. 1 in vergrößertem Maßstab.
[0020] Der in der Zeichnung dargestellte serielle Matrixdruckkopf weist eine Elektromagnetspulen-Baugruppe
1 auf, die aus einer Magnetflußleitplatte 2, an dieser befestigten Magnetpolkernen
3 mit Elektromagnetspulen 4 und aus einer Dauermagnetplatte 5 besteht. Der Elektromagnetspulen-Baugruppe
1 liegt jeweils eine Ankerbaugruppe 6 gegenüber, die aus einem Ankerring 7, aus (auf
der Zeichnung) nach links und nach rechts gemäß Fig. 1 auslenkbaren Ankerarmen 8 besteht,
wobei die Ankerarme 8 jeweis mittels relativ kurzer Federarme 9 mit dem Ankerring
7 verbunden sind. Die Anzahl der Magnetpolkerne der Elektromagnetspulen 4, der Ankerarme
8 und der Federarme 9 entspricht, wie üblich, der Anzahl der Druckelemente 10, die
im Ausführungsbeispiel als relativ lange Drucknadeln ausgeführt und in einem Mundstück
11 gelagert sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel befinden sich 2 mal 12 = 24
Druckelemente innerhalb des elektrisch bzw. magnetisch nicht leitfähigen Gehäuses
12, welches aus den beiden Gehäuseteilen 12a und 12b zusammengesetzt ist und mittels
über den Gehäuseumfang verteilter Schrauben 13 zusammengehalten wird.
[0021] Die Druckelemente 10 sind um den Druckweg (ca. 0,3 bis 0,6 mm) im wesentlichen axial
beweglich in einem Führungsgehäuse 14 in Lagern 15 geführt. Das Führungsgehäuse 14
ist mittels Paßstiften 16 sehr genau zum Gehäuse 12 gelagert. Zwischen dem Gehäuse
12 und dem Führungsgehäuse 14 befinden sich Beilagen 17, um die Austrittslänge der
Druckelemente 10 aus dem Führungsgehäuse 14 bestimmen und auch nachträglich noch ändern
zu können. Das Führungsgehäuse 14 dient gleichzeitig zur Befestigung des Matrixdruckkopfes
auf einem (nicht dargestellten) Schlitten o.ä., der vor einem Druckwiderlager hin-
und herbewegt wird. Für die Befestigung sind ein Flansch 14a und zumindest zwei Paßstifte
14b vorgesehen.
[0022] Die Strombeaufschlagung der Elektromagnetspulen 4 erfolgt durch Anschluß an einen
(weiter nicht dargestellten) Zeichengenerator, der sich auf einer Leiterplattenschaltung
befindet, mittels Steckanschlüssen 18 und 19.
[0023] Gemäß Fig. 3 sind Stufen 21 an der Magnetflußleitplatte 2 und Stufen 22 an der Ankerplatte
7, jeweils bezogen auf die Dauermagnetplatte 5, erfüllt, wobei mit den Stufen 21 und
22 ein Zurückversetzen im Sinne einer Einschnürung der magnetischen Feldlinien verbunden
ist. Der Luftspalt 20 ist dann unkritisch, wenn eine optimale Magnetisierung der Luft
im Spalt 20 stattfindet. Eine solche optimale Magnetisierung des Luftspaltes 20 liegt
dann vor, wenn der Luftspalt so groß bemessen ist, daß einerseits keine engen Toleranzen
für die Herstellung des Ankerrings 7 bzw. der Ankerarme 8 gefordert werden müssen
und andererseits die Feldliniendichte zwar groß genug ist, um der Vorspannkraft der
Federarme 9 das Gleichgewicht zu halten, jedoch andererseits auch nicht zu hoch ist,
um einen schnellen Abbau des Dauermagnetfeldes beim Einschalten der Elektromagnetspulen
4 zu behindern. Dieser praktisch ideale Fall liegt bei der erfindungsgemäßen Bauweise
vor.
[0024] Eine zwischen der Magnetflußleitplatte 2 und dem Ankerring 7 angeordnete Zwischenplatte
24 bildet mit ihrer Stirnseite 24a eine einheitliche Ebene 25 (Fig. 3), wobei der
Ankerring 7 bei verbundenen Gehäuseteilen 12a und 12b in der Ebene 25 gegen die Zwischenplatte
24 anliegt.
[0025] Die Ankeranne 8 liegen in zurückgezogener Position (wie in Fig. dargestellt ist)
leicht schräg zur Ebene 25 und liegen auf den zugehörigen Magnetpolkernen 3 auf. Hierbei
entspricht die Dicke des Ankerrings 7 etwa der Dicke der Ankerarme 8 einschließlich
der relativ geringen Dicke der Federarme 9, die mit den Ankerarmen 8 und dem Ankerring
7 verbunden sind. Der sehr kurze Federarm 9 erhält eine verkürzte Einspannlänge durch
eine Abstufung 7a,.so daß die verbleibende Ankerringfläche 7b für die Verbindung zur
Verfügung steht. Die Abstufung 7a bewirkt zusätzlich eine Biegefreiheit für den Ankerarm
8. Die Abstufung 7a stellt praktisch unter Umständen eine Fortsetzung des Luftspaltes
20 dar.
[0026] Es ist jedoch möglich; die kurzen Federarme 9 aus antimagnetischem Werkstoff, z.B.
Chromnickelstahl, herzustellen, so daß keine magnetischen Feldlinien über die Federarme
9 oder über den Raum der Abstufung 7a verlaufen können.
[0027] Eine weitere Begrenzung von Streuflüssen bzw. eine Konzentration der magnetischen
Feldlinien erfolgt durch die Magnetflußleitplatte 2, die gegenüberliegend zur Seite
der Druckelemente 10 etwa in Höhe der Magnetpolkerne 3 endet. Die Zwischenplatte 24
ist gegenüber der Dauermagnetplatte 5 mittels der Stufe 26 zurückversetzt.
[0028] Der Matrixdruckkopf kann als seriell arbeitender Druckkopf ausgestaltet sein, wobei
dann die Magnetflußleitplatte 2, die Dauermagnetplatte 5, die Zwischenplatte 24 der
Elektromagnetspulen-Baugruppe 1 sowie die Ankerplatte 7 der Anker-Baugruppe 6 jeweils
ringförmig ausgebildet und konzentrisch angeordnet sind (wie in der Zeichnung dargestellt
ist).
[0029] Für die Einhaltung der Herstellungstoleranzen und für die Montage ist es vorteilhaft,
daß die Elektromagnetspulen-Baugruppe 1 in dem Gehäuseteil 12a und die Anker-Baugruppe
6 im wesentlichen in dem anderen Gehäuseteil 12b untergebracht sind. Die Magnetflußleitplatte
2 ist bei ringförmiger Ausführung des Matrixdruckkopfes mittels einer die elektrischen
Leiter 27 und 28 für die Elektromagnetspulen 4 jeweils aufnehmenden Leiterplatte 29
verschlossen. Gegenüberliegend zur Leiterplatte 29 sind die Druckelemente 10 (bei
einer ringförmigen Ausführung des Matrixdruckkopfes) und bei einer Anzahl von mehr
als 18, z.B. bei 2 x 12 Druckdrähten, an dem Mundstück 11 in zwei Spalten 30 angeordnet
(Fig. 2).
1. Matrixdruckkopf, insbesondere für serielle Schriftzeichenbildung, mit einer Elektromagnetspulen-Baugruppe,
bestehend aus einer Magnetflußleitplatte, an der Magnetpolkerne mit Elektromagnetspulen
und eine Dauermagnetplatte befestigt sind sowie mit einer gegen die Elektromagnetspulen-Baugruppe
anliegenden Anker- Baugruppe, bestehend aus einer Ankerplatte und daran befestigtem,
in Richtung auf die Magnetpolkerne jeweils auslenkbarem Ankerarm mit einem oder mehreren
Druckelementen, wobei die Ankerarme in zurückgezogener Position der Druckelemente
jeweils mittels der Dauermagnetplatte gegen die Magnetpolkerne anziehbar sind, gekennzeichnet
durch die Kombination folgender Merkmale:
a) ein einziger, unkritischer parasitärer Luftspalt (20) ist jeweils zwischen der
Ankerplatte (7) und einem ihr zugeordneten Ankerarm (8) vorgesehen und
b) Magnetflußleitplatte (2) und Ankerplatte (7) sind außen gegenüber der Dauermagnetplatte
(5) zurückversetzt.
2. Matrixdruckkopf nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen Magnetflußleitplatte (2) und Ankerplatte (7) eine Zwischenplatte (24)
angeordnet ist, die mit der Stirnseite (24a) der Magnetpolkerne (3) eine Ebene (25)
bildet.
3. Matrixdruckkopf nach den Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß auch die Zwischenplatte (24) außen gegenüber der Dauermagnetplatte (5) zurückversetzt
angeordnet ist.
4. Matrixdruckkopf nach den Ansprüchen 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Dicke der Ankerplatte (7) etwa der Dicke der Ankerarme (8) entspricht, daß
eine zu den Ankerarmen (8) gegenüberliegende Abstufung (7a) an der Ankerplatte (7)
vorgesehen ist und daß auf der verbleibenden Ankerplattenfläche (7b) ein relativ kurzer
Federarm (9) befestigt ist, der jeweils mit einem Ankerarm (8) verbunden ist.
5. Matrixdruckkopf nach den Ansprüchen 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Magnetflußleitplatte (2) etwa mit der den Druckelementen (10) zugewandten
Außenfläche der Magnetpolkerne (3) endet.
6. Matrixdruckkopf nach den Ansprüchen 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zwischenplatte (24) gegenüber der Dauermagnetplatte (5) auf der den Elektromagnetspulen
(4) zugewandten Seite zurücksteht.
7. Matrixdruckkopf nach den Ansprüchen 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß Magnetflußleitplatte (2), Dauermagnetplatte (5), Zwischenplatte (24) der Elektromagnetspulen-Baugruppe
(1) sowie die Ankerplatte (7) der Anker-Baugruppe (6) jeweils ringförmig ausgebildet
und konzentrisch angeordnet sind.
8. Matrixdruckkopf nach den Ansprüchen l'bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß das elektrisch bzw. magnetisch nicht leitfähige Gehäuse (12) aus zwei verbindbaren
Gehäuseteilen (12a,12b) besteht und die Elektromagnetspulen-Baugruppe (1) in einem
Gehäuseteil (12a) und die Anker-Baugruppe (6) im wesentlichen innerhalb des anderen
Gehäuseteiles (12b) angeordnet sind.
9. Matrixdruckkopf nach den Ansprüchen 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Magnetflußleitplatte (2) bei ringförmiger Ausführung mittels einer die elektrischen
Leiter (27,28) für die Elektromagnetspulen (4) aufnehmenden Leiterplatte (29) verschlossen
ist.
10. Matrixdruckkopf nach den Ansprüchen 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anzahl der über den Umfang verteilten Druckelemente (10), Elektromagnetspulen
(4) und Ankerarme (8) mehr als 9, vorzugsweise mehr als 18 beträgt.
11. Matrixdruckkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anzahl der über den Umfang verteilten Druckelemente (10) am Mundstück (11)
in zumindest eine Spalte (30) gegliedert ist.