Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Ankern des Elektromagnetspulen-Anker-Systems für Matrixdruckköpfe und einen Anker, insbesondere einen Anker der Klappankerbauart, aus Blechformteilen, die nach Art von lamellierten Induktoren aufeinandergeschichtet werden, wobei bei dem Verfahren folgende Schritte ausgeführt werden:
Matrixdruckköpfe bilden eine zentrale Baugruppe, von der die Leistung eines Matrixdruckers abhängt. Die Bauweise, die Werkstoffe und die Leistungsdaten der Matrixdruckköpfe bestimmen die Standzeit und damit die Lebensdauer des Druckers. Matrixdruckköpfe werden als Ersatzteile im Drucker ausgewechselt. Die Leistung des Matrixdruckkopfes wird wesentlich durch das System des Magnetkreises, d.h. des Elektromagnetspulen-Anker-Systems bestimmt. Man unterscheidet im wesentlichen sog. vorgespannte Magnetsysteme, in denen der Anker aus einer Feder besteht, und Elektromagnetspulen-Anker-Systeme der Klappankerbauart.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit der Herstellung des Ankers sowohl für die eine als auch die andere Ankerbauart. Die durch die Elektromagnetspule im Magnetkern erzeugte magnetische Induktion durchsetzt pulsierend auch den Anker. Bei Ankern aus homogenem Eisenwerkstoff entstehen daher durch induzierte Spannungen Wirbelstromverluste, weil der Anker als kurzgeschlossene Wicklung wirkt. Diese Wirbelstromverluste tragen bei Ankern dazu bei, diesen zu erwärmen, was zu einer unerwünschten Erwärmung des gesamten Matrixdruckkopfes führt und außerdem zu einer geringeren Energieausnutzung. Besonders nachteilig ist hierbei, daß die sich im Matrixdruckkopf befindenden anderen Bauteile miterwärmt werden. Die sich einstellende Temperatur beträgt nicht selten über 100° C.
Bekanntermaßen können derartige Wirbelstromverluste durch Unterteilen des Eisenkörpers in dünne Bleche, die gegeneinander isoliert sind (z.B. durch einseitige Papierbeklebung oder Lackierung) und durch Verwendung von siliziumhaltigen Eisen, das einen höheren elektrischen Widerstand aufweist (legierte Dynamobleche) kleingehalten werden.
Bei der Anwendung derartiger Lamellierungen auf Anker bzw. Klappanker für Matrixdruckköpfe zwingen die relativ kleinen Abmessungen (Ankerlänge z.B. ca. 25 mm; Ankerdicke z.B. ca. 6 mm) zu neuen Herstelltechnologien. So erfordert die Anwendung lamellierter Anker eine sichere Verbindung der Lamellen, weil es sich im Gegensatz zu ruhenden Maschinen, wie z.B. Transformatoren oder Statoren von Elektromaschinen oder von gleichförmig bewegten elektrischen Maschinen, um hohe Beschleunigungskräfte und um hohe Verzögerungskräfte pro Zyklus eines Ankerspiels handelt.
Es ist schon vorgeschlagen worden, die aufeinandergeschichteten Blechformteile mittels Nieten miteinander zu verbinden (EP-A1-0 152 117). Bei den kleinen Abmessungen des Ankers sind Nieten jedoch umständlich handhabbar, schwer und teuer.
Es ist bekannt (EP 0 152 117 A2), nach dem eingangs zitierten Verfahren hergestellte Anker des Elektromagnetspulen-Anker-Systems für Matrixdruckköpfe, insbesondere der Klappankerbauart, aus Blechformteilen, die nach Art von lamellierten Induktoren aufeinandergeschichtet werden, herzustellen. Die bekannten lamellierten Anker sind jedoch mittels Stiften mit Nietköpfen zusammengehalten, und für die Befestigung des Druckelementes sind zwei äußere Lamellen bis an den Ort der Anbringung des Druckelementes geführt. Dadurch entstehen relativ schwere Anker, die für höhere Frequenzen bei schnellschreibenden Matrixdruckköpfen weniger geeignet sind. Außerdem ist das bekannte Aufeinanderschichten von einzelnen Lamellen bei sehr kleinen Ankern nicht mehr wirtschaftlich durchführbar und kann daher bei der Herstellung sehr großer Anzahlen von Matrixdruckköpfen nicht mehr eingesetzt werden.
Das Herstellverfahren gemäß den eingangs bezeichneten Merkmalen a), b) und c) ist ebenfalls bekannt (DE-Gebrauchsmuster 18 82 073 U1). Derartige geblechte Schaltmagnete für elektromagnetische Schaltgeräte nehmen jedoch wenig Rücksicht auf das Gewicht, und außerdem wird der Anker relativ selten zu Schaltzwecken bewegt, so daß hier die Betätigung durch hohe Frequenzen und damit geringe Massen und entsprechende wirtschaftliche Herstellung keine große Rolle spielen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Herstellverfahren für lamellierte Anker zu schaffen, durch das eine dauerhafte, z.B. während 500 Mio. Arbeitsspielen, beständige Verbindung geschaffen wird und der Anker trotzdem leicht und außen glatt ist.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine der Lamellen länger ausgestanzt wird als die Lamellen eines Abschnitts der den Elektromagnetspulenkern-Polflächen gegenüberliegt und daß das Druckelement an der längeren Lamelle befestigt wird.
Formöffnung, Einprägung und Vorsprung sichern zunächst die genaue Lage mehrerer Blechformteile und somit den Umriß des ganzen Ankers. Sodann entsteht eine ineinandergreifende formschlüssige Verbindung innerhalb eines Fertigungsvorganges, der sämtliche Fertigungsstufen umfaßt. Die Formschlüssigkeit wird danach am fertigen Anker durch eine unlösbare Vereinigung sämtlicher Blechformteile gesichert. Der entstandene Anker hat daher die vorteilhaften Eigenschaften eines Pakets und unterliegt vorteilhafterweise nicht mehr der bisherigen Erwärmung durch Wirbelstromverluste. Außerdem weist ein solcher Anker glatte Polflächen auf.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß das thermische Anschmelzen punktweise zwischen jeweils zwei benachbarten Blechformteilen im Bereich der aneinandergrenzenden Blechformteil-Außenflächen erfolgt. Hier wird für die unlösbare Verbindung das luftspaltenge Aneinandergrenzen der isolierten oder nichtisolierten Blechformteile ausgenutzt.
Eine andere Verbesserung der Erfindung sieht vor, daß das thermische Anschmelzen oder das Kleben an Flächenbereichen vorgenommen wird, die im Betrieb des Elektromagnetspulen-Anker-Systems außerhalb von Anlageflächen für einen oder mehrere Elektromagnetspulenkerne liegen. Die unlösbare Verbindung stört deshalb die Anliegefunktion nicht und beeinflußt daher auch nicht den Ankerweg negativ.
Der danach hergestellte Anker ist weiterhin dahingehend gestaltet, daß zumindest eine der Lamellen Länger ausgebildet ist als die Lamellen eines Abschnitts, der den Elektromagnetspulenkern-Polflächen gegenüberliegt und zur Befestigung des Druckelementes dient. Zumindest ein oder zwei Blechformteile bilden die Ankerarme, an denen das Druckelement befestigt ist.
Nach weiteren Merkmalen ist vorgesehen, daß die formschlüssige mechanische Verbindung in einem Elektromagnetspulenkern-Polflächen gegenüberliegendem Abschnitt des Ankers vorgesehen ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Die einzelnen Blechformteile 1, 2 und 3 werden in einem Blechstanzwerkzeug in ihrer äußerern Form 4 ausgestanzt und gleichzeitig im Stanzwerkzeug, das als Folgeschnittwerkzeug ausgeführt sein kann, an einer ersten Blechformteil-Außenfläche 5 mit einer Formöffnung 6 versehen. Die Formöffnung 6 ist bei den Blechformteilen 1 und 2 nicht durchgehend, sondern als eine Einprägung ausgeführt, so daß auf der zweiten Blechformteil-Außenfläche 7 koaxial ein Vorsprung 8 entsteht. Der Vorsprung 8 ist nach Größe, Querschnittsform und Herstelltoleranzen derart beschaffen, daß dieser jeweils in eine Formöffnung bzw. Einprägung 6 des benachbarten Blechformteils 1,2 oder 3 passend eingreift und somit zwischen jeweils zwei Blechformteilen eine Formschlußverbindung geschaffen ist (Figuren 1 und 2). Die Blechformteile 1, 2 und 3 ergeben aufeinandergeschichtet einen vollständigen Anker 9 (Fig. 3).
Zweckmäßigerweise sind jeweils zwei Vorsprünge 8 und demzufolge zwei Formöffnungen bzw. Einprägungen 6 in Längsrichtung des Ankers 9 vorgesehen. Sämtliche Formöffnungen bzw. Einprägungen 6 und sämtliche Vorsprünge 8 ergeben eine formschlüssige mechanische Verbindung 10 (Fig. 2).
Der Anker 9 (Fig. 3) besteht somit aus einem Paket 11, das durch Kleben, thermisches Anschmelzen oder ein anderes Verfahren wärmetechnischer Art zusammengehalten wird. Das thermische Anschmelzen erfolgt punktweise zwischen jeweils zwei benachbarten Blechformteilen 1 und 1 bzw. 1 und 2 bzw. 2 und 1 bzw. 1 und 3. Hierbei wird ein praktisch vorhandener, aber vernachlässigbarer kleiner Luftspalt 12 ausgenutzt. Die aneinandergereihten Schmelzpunkte im Bereich der Blechformteil-Außenflächen 5 und 7 führen zu der in Fig. 3 ersichtlichen Schmelzpunktreihe 13, die mit einer Schweißnaht vergleichbar ist.
Die Schmelzpunktreihe 13 ist zwischen den formschlüssigen Verbindungen 10 in einem Flächenbereich 14 angesetzt, der im Betrieb außerhalb von Anlageflächen 15 und 16 der Jochflächen von zugehörigen Elektromagnetspulenkernen liegt. Solchen (nicht gezeichneten) Elektromagnetspulenkern-Polflächen liegt am Anker 9 ein Abschnitt 17 gegenüber. Dieser Abschnitt 17 der Ankers 9 ist gegenüber einem Abschnitt 9a dicker, wobei die Dicke des dünneren Abschnitts 9a sich nach der Befestigungsmöglichkeit eines Druckelementes (z.B. einer Drucknadel) 18 richtet.
Der äußerste Blechformteil 3 trägt vorteilhafterweise keine Vorsprünge 8, d.h. die Formöffnung 6 ist als eine durchgehende Formöffnung ausgebildet, in die die Vorsprünge 8 des nächsten inneren Blechformteils 1 eingreifen, ohne vorzustehen.