DE4221267C1

DE4221267C1 - Mfg. process and equipment for matrix printer head - providing magnetic yokes and armatures by laser welding X with direction of laser beam on screening surface before first and after

Info

Publication number: DE4221267C1
Application number: DE4221267A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl Ing Schmidt
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1992-06-26
Filing date: 1992-06-26
Publication date: 1993-12-23
Anticipated expiration: 2012-06-27

Abstract

The mfg. process for magnetic yokes and armatures involves joining the lamination packet by a laser welded track. The laser beam is directed on a screening metal surface (6) before the first and after the last metal lamination of the packet and the travel speed at the start and runout such as to prevent melting of the metal surface (6). Process equipment is also claimed. USE/ADVANTAGE - For mfr. of very small laminated yokes and armatures used in matrix printer heads, joined by laser welding. The screening prevents damage of the first and last laminations by excessive laser energy.

Description

Es ist bekannt, Magnetjoch-Pakete kleinster Abmessungen für Schaltschütze, die eine Verbindung durch Nieten nicht mehr zulassen, über ein Verbindungsverfahren durch Laserschweißen herzustellen. Der Vorteil des Laserschweißens besteht darin, daß eine flache Schweißraupe erzielt wird. Eine Störung der magnetischen Durchflutung findet nur noch geringfügig statt. Es ist jedoch nachteilig, am Anfang und Ende jedes Magnetjochpakets eine Kupferscheibe einzufügen, weil durch ihr Vorstehen gegenüber dem Magnetjoch, das ein Einbrennen in die erste Blechlamelle verhindern soll, andere negative Erscheinungen auftreten. So ist es erforderlich, die Kupferscheibe nach dem Schweißen zu reinigen, da sich die entstehenden Metalldämpfe auf der Vorrichtung trotz Absaugung niederschlagen (Fachzeitschrift Laser-Praxis, Juni 1990, Seiten 34 und 35).It is known to use the smallest dimensions for magnetic yoke packages Contactors that no longer allow riveting, to be produced using a joining process by laser welding. The The advantage of laser welding is that a flat weld bead is achieved. A disturbance of the magnetic flow only takes place marginally instead. However, it is disadvantageous in the beginning and the end to insert a magnetic disc in each magnetic yoke package because of it Protrude opposite the magnetic yoke, which is a branding in the first Sheet metal lamella should prevent other negative phenomena from occurring. So it is necessary to close the copper disc after welding clean as the metal vapors generated on the device knock down despite suction (Laser-Praxis magazine, June 1990, Pages 34 and 35).

Ein Verfahren zum Herstellen von Magnetjochen und Ankern ist bekannt DE-P1-36 37 411). Diese bekannte Lösung bezieht sich auf einen Magnetantrieb für elektrische Schaltgeräte, bei dem die Blechlamellen mittels quer zu den Blechlagen angeordneten Schweißnähten miteinander verbunden sind, die mittels Strahlschweißverfahren hergestellt sind. Das einfache Querschweißen kann jedoch nicht das hier vorliegende Problem lösen.A method for producing magnetic yokes and anchors is known DE-P1-36 37 411). This known solution relates to one Magnetic drive for electrical switchgear, in which the metal plates by means of weld seams arranged transversely to the sheet metal layers are connected, which are produced by means of beam welding processes. However, the simple cross welding cannot do the one here Solve problem.

Es sind ferner als Maske ausgebildete Metallabdeckungen bekannt US-4,379,218) wobei jedoch gegeneinander schiebbare Blöcke vorgesehen sind, in denen Bohrungen in entsprechender Anzahl vorhanden sind, durch die der Schweißstrahl gerichtet wird. Überhaupt enthält dieser bekannte Vorschlag das Prinzip, den Schweißstrahl durch geeignet geformte Öffnungen zu führen.Metal covers designed as a mask are also known No. 4,379,218), but blocks which can be pushed against one another are provided are in which there are a sufficient number of holes which the welding beam is directed. In general, this contains known Propose the principle of the welding beam by suitably shaped Openings.

Der im Anspruch 1 und Anspruch 4 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, die überschüssig zugeführte Energie des Laserstrahls am Anfang und Ende eines Blechpaketes bzw. am Anfang und Ende einer Schweißspur nicht auf der ersten und letzten Blechlamelle nachteilig zur Wirkung kommen zu lassen.The invention specified in claim 1 and claim 4 is the problem the excess energy of the laser beam at the beginning and end of a sheet metal package or at the beginning and end of one Sweat trail not detrimental to the first and last sheet metal To let effect come.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß zu Beginn und am Ende eine Abschattung des Laserstrahls erzielt werden kann, ohne daß eine Beeinträchtigung des Abschattungskörpers eintritt. Der Laserstrahl kann daher mit Beginn der Schweißspur seine volle Energie auf die Blechlamellen übertragen. Ein besonderer Vorteil liegt jedoch darin, daß die am Anfang auf die Schweißstelle entfallende Energie des Laserstrahls dosiert werden kann, so daß die Randkanten der ersten Blechlamelle und die Randkanten der letzten Blechlamelle eines Lamellenpaketes keine Beschädigung erleiden. Eine solche Teilabschattung kann daher variiert werden.The advantages achieved with the invention are in particular that at the beginning and at the end shadowing of the laser beam is achieved can be without affecting the shading body entry. The laser beam can therefore be at the beginning of the welding track transfer full energy to the sheet metal fins. A special advantage lies in the fact that the one at the beginning of the welding point Energy of the laser beam can be metered so that the edge of the first sheet lamella and the edges of the last sheet lamella one Lamella pack will not be damaged. Such partial shading can therefore be varied.

Eine praktikable Durchführung ergibt sich ferner daraus, daß der Träger mit der Metallabdeckung rotiert wird.A practical implementation also results from the fact that the carrier is rotated with the metal cover.

Eine Möglichkeit, die zugeführte Laserstrahl-Energie örtlich zu dosieren wird ferner dadurch eröffnet, daß als Träger mit der Metallabdeckung eine Maske als Abschattung entsprechend schnell bewegt wird.One way to locally meter the laser beam energy supplied is also opened by the fact that as a carrier with the Metal cover a mask as shading is moved accordingly quickly.

Die Einrichtung für die Herstellung von Magnetjochen und Ankern kleinster Abmessungen für die Verwendung in Matrixdruckköpfen von Matrixdruckern geht von einer Spannvorrichtung mit einem zwischen beidseitig angeordneten Spannbacken einsetzbaren Paket aus elektrisch isolierten, zu schweißenden Blechlamellen aus und von einer über der Spannvorrichtung angeordneten relativ quer zur Dickenerstreckung des Lamellenpaketes verfahrbaren Laseroptik zur Erzeugung einer Schweißspur. The facility for the production of magnetic yokes and anchors smallest dimensions for use in matrix printheads from Matrix printer goes from a jig with one between Package of electric jaws arranged on both sides insulated, to be welded sheet metal fins from and from one over the Clamping device arranged relatively transverse to the thickness of the Lamella pack movable laser optics to generate a weld trace.

Hierbei ergibt sich eine vorteilhafte Einrichtung dadurch, daß über den Spannbacken und über den Anfangs- und Endkanten des Lamellenpaketes ein Träger mit einer Metallabdeckung angeordnet ist, der mittels eines Antriebs unter dem auf die Anfangs- bzw. Endkante des Lamellenpaketes gerichteten Laserstrahls hindurch bewegbar ist.This results in an advantageous device in that the Jaws and over the start and end edges of the plate pack Carrier is arranged with a metal cover, which by means of a Drive under the on the start or end edge of the plate pack directed laser beam is movable.

Eine mögliche Ausgestaltung sieht hierbei so aus, daß der Träger mit der Metallabdeckung aus einer Kreisscheibe besteht, die auf einer Antriebswelle eines Rotationsmotors befestigt ist.A possible embodiment here looks so that the carrier with the metal cover consists of a circular disc that is on a drive shaft of a rotary motor is attached.

Die Drehgeschwindigkeit der die Energie des Laserstrahls aufnehmenden Metallabdeckung dient als Kriterium für die Zeiteinheit, in der eine Oberflächen-Einheit der Laserstrahlenergie ausgesetzt wird. Somit ist es vorteilhaft, daß der Rotationsmotor drehzahlregelbar ist.The speed of rotation of the energy absorbing the laser beam Metal cover serves as a criterion for the unit of time in which one Surface unit exposed to laser beam energy. So is it is advantageous that the rotary motor is speed controllable.

Eine weitere Wärmespeicherfähigkeit der Metallabdeckung wird dadurch geschaffen, daß die Kreisscheibe mit einem hochschmelzenden Metall beschichtet ist.This increases the heat storage capacity of the metal cover created that the circular disc with a high melting point Metal is coated.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine Seitenansicht und Fig. 1 is a side view and

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Einrichtung (ohne Laseroptik). Fig. 2 is a plan view of the device (without laser optics).

Das Verfahren zum Herstellen von Werkstücken 1 kleinster Abmessungen wird an Magnetjochen 1a oder Ankern 1a für die Verwendung in Matrixdruckköpfen (z. B. der Klappankerbauart) von Druckern erläutert. Es werden Lamellenpakete 2 gebildet, um die Lage einzelner Blechlamellen 3 zueinander festzulegen. Nach der Paketbildung wird eine Fixierung durchgeführt, um die Paketform aufrechtzuerhalten. Dazu wird eine Schweißspur 4 mit einem Laserstrahl 5 gezogen. Die Schweißspur 4 beginnt an einem Anfang 4a und endet an einem Ende 4b. Das Auftreffen des Laserstrahls 5 auf einer Anfangskante 2a und an einer Endkante 2b würde zu Zerstörungen führen, die die magnetischen Eigenschaften des Werkstückes 1 derart verändern, daß es zumindest mit Mängeln behaftet wäre. Aus diesem Grund wird der Laserstrahl 5 am Anfang 4a und Ende 4b der Schweißspur 4, d. h. der ersten und letzten Blechlamelle 3 eines zu schweißenden Lamellenpaketes 2 jeweils auf eine Metallabdeckung 6 gerichtet, die jeweils etwa an einer Kante an einer Blechlamelle 3 endet, deren Träger 8 zumindest in einem Anfahr- und Ausfahrzeitabschnitt derart schnell bewegt wird, daß ein Aufschmelzen der Metalloberfläche 6 durch die Energie des in eine Schweißspur-Richtung 9 bewegten Laserstrahls verhindert wird. Durch diese Methode wird nicht nur eine Flächeneinheit der Metallabdeckung mit weniger Wärmeenergie beaufschlagt, sondern auch eine Teilabschirmung der Anfangskante 2a und der Endkante 2b erzielt (Fig. 1, linke Hälfte).The method for producing workpieces 1 of the smallest dimensions is explained on magnetic yokes 1 a or anchors 1 a for use in matrix print heads (for example of the hinged armature type) of printers. Lamella packs 2 are formed in order to fix the position of individual sheet metal lamellae 3 to one another. After package formation, fixation is performed to maintain the package shape. For this purpose, a welding trace 4 is drawn with a laser beam 5 . The weld trace 4 begins at the beginning 4 a and ends at the end 4 b. The impact of the laser beam 5 on a start edge 2 a and on an end edge 2 b would lead to destruction which would change the magnetic properties of the workpiece 1 in such a way that it would at least be defective. For this reason, the laser beam 5 is directed at the beginning 4 a and end 4 b of the welding trace 4 , ie the first and last sheet metal lamella 3 of a lamella pack 2 to be welded, each onto a metal cover 6 , which ends approximately at one edge on a sheet metal lamella 3 , whose carrier 8 is moved so quickly at least in a start-up and exit time section that melting of the metal surface 6 is prevented by the energy of the laser beam moving in a weld trace direction 9 . By this method, a unit area of the metal cover is not only supplied with less heat energy, but also a partial shielding of the top edge 2 a and 2 b of the end edge obtained (Fig. 1, left half).

Eine praktische Anwendung wird durch Drehen des Trägers 8 mit der Metallabdeckung 6 vorgenommen.A practical application is made by rotating the carrier 8 with the metal cover 6 .

Es ist selbstverständlich auch eine Beeinflussung der Strahlform beim Auftreffen des Laserstrahls 5 durch entsprechende Umrißgestaltung bzw. Formgebung des Trägers 8 möglich, so daß eine Gestaltung in Form einer Maske 10 erfolgt. It is of course also possible to influence the beam shape when the laser beam 5 strikes it by appropriate outline design or shaping of the carrier 8 , so that a design in the form of a mask 10 takes place.

Eine vorteilhafte Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens für die Herstellung von Werkstücken 1 mit kleinsten Abmessungen wie z. B. Magnetjoche oder Magnetanker 1a für die Verwendung in Matrixdruckköpfen von Matrixdruckern, besteht aus einer Spannvorrichtung 11 mit beidseitig zu einem Lamellenpaket 2 angeordneten Spannbacken 12. Über der Spannvorrichtung 11 ist eine Laseroptik 5a relativ verfahrbar. Durch die Relativbewegung entsteht die Schweißspur 4.An advantageous device for performing the method for the production of workpieces 1 with the smallest dimensions such. B. yokes or magnetic armature 1 a for use in matrix print heads of matrix printers, consisting of a tensioning device 11 arranged on both sides with a plate pack 2 chucks 12th Laser optics 5 a can be moved relatively over the clamping device 11 . The welding track 4 is created by the relative movement.

Aufgrund einer Laserfokussierung 13 entsteht jedoch noch ein kreisförmiger Brennfleck, der auch auf die Anfangskanten 2a und auf die Endkanten 2b des Lamellenpaketes 2 auftreffen würde. Um nachteilige Magnetfeldverzerrungen solcher ungleichmäßiger Schweißspuren 4 zu verhindern, ist vorgesehen, daß über den Spannbacken 12 und über den Anfangs- und Endkanten 2a, 2b des Lamellenpaketes 2 der Träger 8 mit der Metallabdeckung 6 angeordnet ist, der mittels eines Antriebs 14 unter den auf die Anfangs- bzw. Endkanten 2a, 2b des Lamellenpaketes 2 gerichteten Laserstrahls 5 hindurch bewegt wird. Wie gezeichnet (Fig. 1 und 2) besteht der Träger 8 mit der Metallabdeckung 6 aus einer Kreisscheibe 15, die auf einer Antriebswelle 14a eines Rotationsmotors 14 befestigt ist. Der Rotationsmotor 14 kann drehzahlregelbar sein und die Kreisscheibe 15 kann mit einem hochschmelzenden Metall beschichtet sein.Because a laser focus 13 but still a circular focal spot, which would also impinge on the leading edges 2 a and the end edges 2b of the disk pack 2 is formed. To adverse magnetic field distortions to prevent such uneven welding lanes 4, it is provided that on the clamping jaws 12 and the starting and end edges 2 a, 2 2 b of the disk set of the carrier 8 is arranged with the metal cover 6, which by means of a drive 14 under the laser beam 5 directed onto the start or end edges 2 a, 2 b of the plate pack 2 is moved therethrough. As shown ( Fig. 1 and 2), the carrier 8 with the metal cover 6 consists of a circular disc 15 which is attached to a drive shaft 14 a of a rotary motor 14 . The rotary motor 14 can be speed-controllable and the circular disk 15 can be coated with a high-melting metal.

BezugszeichenlisteReference list

1 Werkstück
1a Magnetjoch, Anker
2 Lamellenpaket
2a Anfangskante
2b Endkante
3 Blechlamelle
4 Schweißspur
4a Anfang der Schweißspur
4b Ende der Schweißspur
5 Laserstrahl
5a Laseroptik
6 Metallabdeckung
7 Kante einer Blechlamelle
8 Träger der Metallabdeckung
9 Schweißspur-Richtung
10 Maske
11 Spannvorrichtung
12 Spannbacken
13 Laserfokussierung
14 Rotationsmotor
14a Antriebswelle
15 Kreisscheibe 1 workpiece
1 a magnetic yoke, anchor
2 plate pack
2 a start edge
2 b end edge
3 sheet metal lamella
4 sweat marks
4 a Beginning of the welding track
4 b End of the welding track
5 laser beam
5 a laser optics
6 metal cover
7 edge of a sheet metal lamella
8 supports of the metal cover
9 Sweat trace direction
10 mask
11 clamping device
12 jaws
13 Laser focusing
14 rotary motor
14 a drive shaft
15 circular disc

Claims

1. Verfahren zum Herstellen von Magnetjochen und Ankern für die Verwendung in Matrixdruckköpfen von Matrixdruckern, bei dem nach Bilden eines Paketes aus außen elektrisch isolierten Blechlamellen eine Schweißspur mit einem Laserstrahl gezogen wird, durch die ein kurzzeitiges Auf- und Verschmelzen der aneinandergrenzenden Blechlamellen erfolgt, wobei der Laserstrahl von der ersten und nach der letzten Blechlamelle eines zu schweißenden Lamellenpaketes jeweils auf eine jeweils an der Außen seite des Lamellenpaketes liegende Kante der ersten und letzten Blechlamelle endende Metallabdeckung gerichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (8) der jeweiligen Metallabdeckung (6) zumindest in einem Anfahr- und Ausfahrzeitabschnitt derart schnell bewegt wird, daß ein Aufschmelzen der Metalloberfläche durch die Energie des in Schweißspur-Richtung bewegten Laserstrahls verhindert wird.1. A method for producing magnetic yokes and anchors for use in matrix print heads of matrix printers, in which, after forming a package from externally electrically insulated sheet metal lamellae, a welding trace is drawn with a laser beam, through which the adjacent sheet metal lamellae melt and fuse briefly, whereby the laser beam is directed from the first and after the last sheet metal lamella of a lamella stack to be welded to a metal cover which ends on the outer side of the lamella pack and ends of the first and last sheet metal lamella, characterized in that the carrier ( 8 ) of the respective metal cover ( 6 ) is moved so quickly at least in a start-up and exit time section that melting of the metal surface is prevented by the energy of the laser beam moving in the welding track direction.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (8) mit der Metallabdeckung (6) rotiert wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the carrier ( 8 ) with the metal cover ( 6 ) is rotated.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Träger (8) mit der Metallabdeckung (6) eine Maske (10) als Abschattung entsprechend schnell bewegt wird. 3. The method according to claim 2, characterized in that as a carrier ( 8 ) with the metal cover ( 6 ), a mask ( 10 ) is moved correspondingly quickly as shading.

4. Einrichtung für die Herstellung von Magnetjochen und Ankern für die Verwendung in Matrixdruckköpfen von Matrixdruckern, bestehend aus einer Spannvorrichtung mit einem zwischen beidseitig angeordneten Spannbacken einsetzbaren Paket aus elektrisch isolierten, zu schweißenden Blechlamellen und einer über der Spannvorrichtung angeordneten, relativ quer zur Dickenerstreckung des Lamellenpaketes verfahrbaren Laseroptik zur Erzeugung einer Schweißspur, dadurch gekennzeichnet, daß über den Spannbacken (12) und über den Anfangs- und Endkanten (2a, 2b) des Lamellenpaketes (2) ein Träger (3) mit einer Metallabdeckung (6) angeordnet ist, der mittels eines Antriebs (14) unter den auf die Anfangs- bzw. Endkanten (2a, 2b) des Lamellenpaketes (2) gerichteten Laserstrahl (5) hindurch bewegbar ist.4. Device for the production of magnetic yokes and anchors for use in matrix printheads of matrix printers, consisting of a clamping device with a package of electrically insulated, to be welded sheet metal lamellae which can be inserted between clamping jaws and a plate arranged above the clamping device, relatively transverse to the thickness extension of the lamella package Movable laser optics for generating a welding trace, characterized in that a carrier ( 3 ) with a metal cover ( 6 ) is arranged over the clamping jaws ( 12 ) and over the start and end edges ( 2 a, 2 b) of the plate pack ( 2 ), which can be moved by means of a drive ( 14 ) under the laser beam ( 5 ) directed at the start and end edges ( 2 a, 2 b) of the plate pack ( 2 ).

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (8) mit der Metallabdeckung (6) aus einer Kreisscheibe (15), die auf einer Antriebswelle (14a) eines Rotationsmotors (14) befestigt ist, besteht.5. Device according to claim 4, characterized in that the carrier ( 8 ) with the metal cover ( 6 ) from a circular disc ( 15 ) which is fixed on a drive shaft ( 14 a) of a rotary motor ( 14 ).

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotationsmotor (14) drehzahlregelbar ist.6. Device according to one of claims 4 or 5, characterized in that the rotary motor ( 14 ) is speed-controllable.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreisscheibe (15) mit einem hochschmelzenden Metall beschichtet ist.7. Device according to one of claims 4 to 6, characterized in that the circular disc ( 15 ) is coated with a high-melting metal.