Verfahren zum Herstellen einer Ankerbaugruppe für einen Matrixdruckkopf

Abstract

 Bei einem derartigen Verfahren zum Herstellen einer Ankerbaugruppe (6) für einen Matrixdruckkopf, werden an einem äusseren Ankerring (7) über den Umfang federnde Ankerarme (8) befestigt.
Für eine hohe Genauigkeit der Lage der Ankerarme (8) die für Massenherstellung wirtschaftlich in der Herstellung ist (keine engen Toleranzen erfordert) und trotzdem eine hohe Energieausnutzung der elektrischen Energiezufuhr während des Betriebes des Matrixdruckkopfes gewährleistet, wird vorgeschlagen, daß ein kreisförmiger Ankerring (7) und eine in den Innenraum (26) des Ankerringes (7) konzentrisch eingebrachte Ronde (27) mit einem auf den Ankerring (7) aufgelegten Federarmring (28) fest verbunden werden, indem die Federarme (9) den Ringspalt (29) zwischen Ankerring (7) und Ronde (27) überdeckend auf der Ronde (27) befestigt werden und daß erst danach jeweils die seitliche Kontur (30) der federnden Ankerarme (8) beidseitig durch thermisches Schlitzen der Ronde (27) gebildet wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Ankerbaugruppe für einen Matrixdruckkopf, wobei an einem äußeren Ankerring über den Umfang federnde Ankerarme befestigt werden.

[0002] Derartige Ankerbaugruppen werden in Verbindung mit Elektromagneten bzw. Dauermagneten verwendet, um das Druckelement (bei seriellen Matrixdruckköpfen besteht dieses aus einer Drucknadel, auch Druckdraht genannt) mit großer Kraft in die Druckstellung, d. h. gegen ein Farbband zu bewegen, wodurch ein Druckpunkt auf einem oder mehreren hintereinanderliegenden Aufzeichnungsträgern (Papierbahnen) erzeugt wird. Das Druckelement ist hierbei an einem mittels des Dauermagneten vorgespannten, federnden Ankerarm befestigt. Der Elektromagnet wird zur kurzzeitigen Aufhebung des Dauermagnetfeldes eingesetzt. Ein derartiges Magnetsystem wird als vorgespanntes Magnetsystem bezeichnet, weil der federnde Ankerarm in einer gespannten Stellung gehalten wird.

[0003] Matrixdruckköpfe dieser Bauart haben sich inzwischen zum Massenartikel entwickelt. Die große zu fertigende Anzahl sowie die Anforderungen an die genaue Herstellung (serielle Matrixdruckköpfe erreichen bereits eine Schreibgeschwindigkeit von über 200 Zeichen/sec.) und außerdem die verlangte Schreibleistung (Lebensdauer) von einigen Millionen Zeichen erfordern besondere Herstellverfahren.

[0004] Bei der Herstellung einer Ankerbaugruppe für Matrixdruckköpfe ist es bekannt (DE-PS 30 17 903 bzw. EP-OS 0 009 873), einen weitestgehend dünnen Ankerring mit radialen Schlitzen zu versehen, so daß federnde Ankerarme gebildet werden. Auf diese Ankerarme werden längliche Teile aufgesetzt und befestigt, an deren Spitze die Drucknadel angeordnet ist. Die länglichen Teile gleiten nach Montage des Matrixdruckkopfes in Führungsschlitzen einer Abdeckplatte. Das notwendige Spiel zwischen den länglichen Teilen und den Führungsschlitzen ist durch enge, teure Toleranzen geprägt.

[0005] Außerdem entsteht ein kritischer parasitärer Luftspalt, der problematisch durch unterschiedliche Schlitzbreiten innerhalb eines Druckkopfes wird. Diese unterschiedlichen Schlitzbreiten führen zu unterschiedlichen Nadelflugzeiten, was ein schlechtes Schriftbild zur Folge hat.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ankerbaugruppe für einen Matrixdruckkopf mit hoher Genauigkeit herzustellen, die für Massenherstellung wirtschaftlich in der Herstellung ist (keine engen Toieranzen_.erfordert) und trotzdem eine hohe Energieausnutzung der elektrischen Energiezufuhr während des Betriebes des Matrixdruckkopfes gewährleistet.

[0007] Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein kreisförmiger Ankerring und eine in den Innenraum des Ankerringes konzentrisch eingebrachte Ronde mit einem auf den Ankerring aufgelegten Federarmring fest verbunden werden, indem die Federarme den Ringspalt zwischen Ankerring und Ronde überdeckend auf der Ronde befestigt werden und daß erst danach jeweils die seitliche Kontur der federnden Ankerarme beidseitig durch thermisches Schlitzen der Ronde gebildet wird. Wirtschaftlich ist zunächst, daß die Ronde aus dem kreisförmigen Ankerring selbst herausgearbeitet werden kann, so daß vorteilhafterweise kein Abfall entsteht. Es hat sich außerdem bei der praktischen Durchführung gezeigt, daß nach dem konzentrischen Einlegen der Ronde die Konzentrizität von Ankerring und Ronde leicht durch die Verbindung mit dem Federarmring sehr genau fixiert werden kann. Dieser Zustand bleibt nunmehr dadurch erhalten, daß erst nachträglich die Ankerarme hergestellt werden, wobei hierbei jede Ungenauigkeit vermieden werden kann.

[0008] In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß daß das thermische Schlitzen entlang der Konturen der federnden Ankerarme in vorgegebenen Ausnehmungen des Federarmrings begonnen wird. Der Beginn des Arbeitsganges liegt daher in einem bereits freien Raum zwischen Ankerring und Ronde.

[0009] Die hohe Genauigkeit der Erzeugung der federnden Ankerarme wird dadurch erzielt, daß das thermische Schlitzen der Federarme in der Ronde durch Laserschneiden erfolgt.

[0010] In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Ankerring und die Ronde in einem gemeinsamen Arbeitsgang aus Flachband-Magneteisen hergestellt werden. Die Herstellung von Ankerring und Ronde erfolgt demgemäß praktisch gleichzeitig.

[0011] Eine andere Verbesserung der Erfindung besteht darin, daß eine runde Platine an ihrem Innendurchmesser und eine Roh-Ronde an ihre Außendurchmesser nachbearbeitet werden. Aufgrund der Nachbearbeitung ist eine höchstgenaue Einstellung des erwähnten sekundären sog. parasitären Luftspaltes möglich.

[0012] Falls eine Nachbearbeitung entfallen soll, wird nach weiteren Merkmalen der Erfindung vorgesehen, daß der Ankerring und die Ronde durch Sintern von magnetischem Pulver mit Fertigmaß hergestellt werden.

[0013] Sowohl bei der Nachbearbeitung des Ankerrings an seinem Innendurchmesser und der Ronde an ihrem Außendurchmesser wie auch bei einer Herstellung des Ankerringes bzw. der Ronde durch Sintern ist es nach weiteren Merkmalen der Erfindung vorteilhaft, daß der Ringspalt zwischen dem Ankerring und der Ronde auf die Werte eines erforderlichen unkritischen, parasitären Luftspaltes des bei Matrixdruckköpfen verwendeten, vorgespannten Elektromagnet-Dauermagnet-Systems bemessen wird. Ein derartiger unkritischer Luftspalt entsteht bei einen solchen System radial zwischen Ankerring und rückwärtiger Stirnseite der Ankerarme.

[0014] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

[0015] Es zeigen:

Fig. 1 einen Matrixdruckkopf der vorgespannten Bauart halb Schnitt, halb Ansicht,

Fig. 2 den Matrixdruckkopf gemäß Fig. 1 in Ansicht auf die Druckelemente mit mehreren Teil schnitten 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 eine Vorderansicht der Ankerbaugruppe bestehend aus Ankerring, Ronde, Federarmring (teilweise weggelassen),

Fig. 3a einen senkrechten Achsenschnitt durch die Ankerbaugruppe gemäß Fig. 3,

Fig. 4 eine Vorderansicht auf die Ankerbaugruppe nach dem Schlitzen der Ronde,

Fig. 4a einen senkrechten Querschnitt durch die Ankerbaugruppe gemäß Fig. 4,

Fig. 5 einen Rohling für den kreisförmigen Ankerring, vor dem Ausschneiden der Ronde,

Fig. 6 den kreisförmigen Ankerring nach dem Ausschneiden der Ronde,

Fig. 7 die aus dem kreisförmigen Ankerring gemäß Fig. 6 gewonnene Roh-Ronde,

Fig. 8 die Ronde nach dem Nachbearbeiten,

Fig. 9 der kreisförmige Ankerring nach einer Nachbearbeitung des Innendurchmessers und

Fig. 10 das Einbringen der nachbearbeiteten Ronde in den nachbearbeiteten.kreisförmigen Ankerring in konzentrischer Stellung vor dem Auflegen des Federarmrings.

[0016] Die Figuren 1 und 2 dienen zu Erläuterungen der Funktionen eines (seriellen) Matrixdruckkopfes als Beispiel, um das Zusammenwirken einer Ankerbaugruppe mit anderen Funktionsgruppen innerhalb des Gesamt-Matrixdruckkopfes der Beschreibung des Herstellverfahrens der Ankerbaugruppe voranzustellen.

[0017] 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 jeweils mittels relativ kurzer Federarme 9 mit dem Ankerring 7 verbunden sind. Die Anzahl der Magnetpolkerne 3 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 x 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.

[0018] 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. 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.

[0019] 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.

[0020] Ein unkritischer, parasitärer Luftspalt 20 ist vorgesehen, dessen Größe bei geringsten Abweichungen die Magnetflußdichte und damit die Energieübertragung sowie den Auf- und Abbau der Elektromagnetfelder bzw. der Dauermagnetfelder negativ beeinflussen kann. Der Luftspalt 20 ist dann unkritisch, wenn eine optimale Magnetisierung der Luft 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 kann durch die erfindungsgemäße Herstellung der Ankerbaugruppe, wie nachfolgend beschrieben ist, verwirklicht werden. Eine zwischen der Magnetflußleitplatte 2 und dem Ankerring 7 angeordnete Zwischenplatte 24 bildet mit ihrer Stirnseite 24a eine einheitliche Ebene 25 (Fig. 2), wobei der Ankerring 7 bei verbundenen Gehäuseteilen 12a und 12b in dieser Ebene 25 gegen die Zwischenplatte 24 anliegt.

[0021] Die Ankerarme 8 liegen in zurückgezogener Position (wie in Fig. 1 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 u.U. eine Fortsetzung des Luftspaltes 20 dar.

[0022] 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.

[0023] 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.

[0024] Zunächst wird der vorbereitete Ankerring 7 und eine in den Innenraum 26 konzentrisch eingebrachte Ronde 27 mit einem bereits vorbereiteten Federarmring 28, der relativ kurze Federarme 9 aufweist, verbunden. Der Ankerring 7 und der Federarmring 28 liegen vorzugsweise über ihre jeweiligen Außendurchmesser genau konzentrisch. Die Ronde 27 wird in den Innenraum 26 zum Ankerring 7 und Federarmring 28 genau konzentrisch eingebracht. Dann werden z.B. durch Punktschweißungen oder durch Verstiften die Federarme 9 mit der Ronde 27 fest verbunden. Die Federarme 9 ragen nunmehr über den Ringspalt 29 hinaus und bilden eine starre Verbindung zwischen Ankerring 7 und Ronde 27 (Fig. 3 und 3a).

[0025] Darauffolgend wird die seitliche Kontur 30 durch Einbrennen, Schmelzen oder dgl. von Schlitzen 31 in etwa radialer Richtung durchgeführt (Fig. 4 und 4a), so daß bei einer vorherbestimmten Schlitzbreite Spitzen 32 und einzelne federnde Ankerarme 8 entstehen. Die Spitzen 32 liegen hierbei auf einer vorherbestimmten geschlossenen Linie 33. Der Rondenmittelpunkt ist mit 33a bezeichnet. Das thermische Schlitzen wird vorteilhafterweise aufgrund der vorgegebenen Ausnehmungen 9a des Federarmringes 28 im Ringspalt 29 als Ausgangsposition begonnen.

[0026] Nach dem Arbeitsgang des Schlitzens ist die Ankerbaugruppe mit höchster Präzision fertiggestellt und bedarf nur noch des Einbaus gemäß Fig. 1. Ein solch genaues Herstellen der Federarme 9 erfolgt durch Laser-Schneiden.

[0027] Im folgenden werden die vorbereitenden Verfahrensschritte beschrieben, um den Ankerring 7 und die Ronde 27 mit ausreichender Genauigkeit herstellen zu können.

[0028] Aus einem Magneteisen-Flachband wird (z.B. im Folgeschnitt-Verfahren) die runde Platine 34 durch Stanzen erzeugt. Anstelle eines Stanzarbeitsganges kann auch Erodieren oder ein ähnliches Verfahren angewendet werden. Hierbei entsteht der Rohdurchmesser "D" (Fig. 5). Aus der runden Platine 34 wird durch einen weiteren Verfahrensschritt die Roh-Ronde 27a gewonnen, ohne daß ein nennenswerter Abfall entstehen kann (Fig. 6). Die Roh-Ronde 27a weist den Durchmesser dl auf.

[0029] Die Roh-Ronde 27a kann jedoch auch bereits mit dem kleineren Durchmesser d2 hergestellt werden (Fig. 7). In dem ersten Fall wird der Ankerring 7 durch Nachbearbeiten an seinem Innendurchmesser dl zu dl' auf sein Fertigmaß erweitert (Fig. 9) sowie auch die Roh-Ronde 27a mit ihrem Außendurchmesser dl bzw. d2 durch Bearbeiten auf ihr Fertigmaß d2' (Fig. 8) gebracht wird.

[0030] Der Ankerring 7 und die Ronde 27 können jedoch auch durch Sintern von magnetischem Pulver auf die Fertigmaße D, dl' bzw. d2' (Fig.8, 9 und 10) hergestellt werden. Die derart hergestellten Teile entsprechen Fig. 10.

[0031] Die Teile gemäß Fig. 10 bilden somit jeweils die Ausgangsbasis für das zu den Fig. 3, 3a bzw. 4, 4a beschriebene Herstellverfahren.

[0032] Die in Fig. 10 dargestellte Phase berücksichtigt daher, daß der Ringspalt 29 zwischen dem Ankerring 7 und der Ronde 27 auf die Werte des beschriebenen, erforderlichen unkritischen, parasitären Luftspaltes 20 gemäß Fig. 1 des bei Matrixdruckköpfen verwendeten, vorgespannten Elektromagnet-Dauermagnet-Systems bemessen wird.

[0033] Die durch Stanzen oder Sintern hergestellten Teile, d.h. der Ankerring 7 und die Ronde 27 können unter bestimmten Voraussetzungen auch durch Feingießen auf die angegebenen Fertigmaße D, dl' und d2' hergestellt werden. Auch bei diesen Herstellungsverfahren entstehen sodann nach dem zu den Fig. 3, 3a bzw. 4, 4a beschriebenen Herstellverfahren äußerst positionsgenaue Federarme 9 bzw. Ankerarme 8. Die Positionsgenauigkeit ist die Grundvoraussetzung für mit flachen Federarmen 9 und dickeren Ankerarmen 8 ausgestatteten Ankerbaugruppen, wobei solche Ankerbaugruppen ohne besondere Führungen für die Ankeranne 8 arbeiten.

Ansprüche

1. Verfahren zum Herstellen einer Ankerbaugruppe für einen Matrixdruckkopf, wobei an einem äußeren Ankerring über den Umfang federnde Ankerarme befestigt werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein kreisförmiger Ankerring (7) und eine in den Innenraum (26) des Ankerringes (7) konzentrisch eingebrachte Ronde (27) mit einem auf den Ankerring (7) aufgelegten Federarmring (28) fest verbunden werden, indem die Federarme (9) den Ringspalt (29) zwischen Ankerring (7) und Ronde (27) überdeckend auf der Ronde (27) befestigt werden und daß erst danach jeweils die seitliche Kontur (30) der federnden Ankerarme (8) beidseitig durch thermisches Schlitzen der Ronde (27) gebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das thermische Schlitzen entlang der Konturen (30) der federnden Ankerarme (8) in vorgegebenen Ausnehmungen (9a) des Federarmrings (28) begonnen wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das thermische Schlitzen der Federarme (9) in der Ronde (27) durch Laserschneiden erfolgt.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Ankerring (7) und die Ronde (27) in einem gemeinsamen Arbeitsgang aus Flachband-Magneteisen hergestellt werden.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine runde Platine (34) an ihrem Innendurchmesser und eine Roh-Ronde (27a) an ihrem Außendurchmesser nachbearbeitet werden.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Ankerring (7) und die Ronde (27) durch Sintern von magnetischem Pulver mit Fertigmaß (D, dl' bzw. d2') hergestellt werden.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Ringspalt (29) zwischen dem Ankerring (7) und der Ronde (27) auf die Werte eines erforderlichen unkritischen, parasitären Luftspaltes (20) des bei Matrixdruckköpfen verwendeten, vorgespannten Elektromagnet-Dauermagnet-Systems bemessen wird.

Zeichnung