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Die Erfindung bezieht sich auf einen Punktschlagdruckkopf für einen Schlagdrucker und sein
Herstellungsverfahren.
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Punktschlagdruckköpfe weisen in der Regel eine Nase an der dem Druckträger zugewandten
Vorderseite auf. In der Nase sind Führer zur Führung von Druckdrähten angeordnet. Wenn, wie
in Fig. 9 veranschaulicht, die dem Druckträger 106 zugewandte vordere Stirnfläche 102a eines
Vorderendenführers 102 gegenüber der vorderen Stirnfläche 101a der Nase 101 zurückgesetzt
ist, kann sich das folgende Problem ergeben. Wenn der Druckdraht 105 von einer Stufe 106a
des Druckträgers 106 erfaßt wird, dann erfährt die Druckdrahtwurzel 105a eine hohe
Beanspruchung, so daß die Tendenz besteht, daß der Druckdraht 105 beschädigt oder zerstört wird,
weil nämlich der Druckdraht 105 mit einer großen Länge L von der
Vorderendenführerstirnfläche 102a absteht. Andererseits ergeben sich dann, wenn die Vorderendenführerstirnfläche
102a gegenüber der Nasenstirnfläche 101a vorspringt und ein Farbband 107 sich zwischen
dem Vorderendenführer 102 und einer Farbbandmaske 108 erstreckt, die folgenden weiteren
Probleme. Das Laufvermögen des Farbbandes 107 verschlechtert sich. Der Farbbandvorschub
wird beeinträchtigt. Aufgrund von Reibung mit dem Farbband 107 verschleißt der
Vorderendenführer 102. Es ist daher wünschenswert, daß die Nasenstirnfläche 101a mit der
Vorderendenführerstirnfläche 102a fluchtet.
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Fig. 10 zeigt ein Beispiel eines konventionellen Punktschlagdruckkopfes. Dabei halten ein
Vorderendenführer 202 und Mittelführer 203 einen Druckdraht 201 gleitend (zur Erläuterung ist
nur der eine Druckdraht 201 dargestellt, obwohl gewöhnlich mehrere Druckdrähte vorhanden
sind). Die Führer 202, 203 werden ihrerseits von einem Nasenführer 204 festgehalten. Damit
die dem Druckträger 207 zugewandte vordere Stirnfläche 202a des Vorderendenführers 202
mit der dem Druckträger 207 zugewandten vorderen Stirnfläche 205b einer Nase 205 fluchtet,
ist ein Abstandhalter 206 entsprechender Dicke zwischen einer Positionierfläche 205a der Nase
205 und einer Positionierfläche 204a des Nasenführers 204 angeordnet. Fig. 11 zeigt ein
Beispiel eines anderen konventionellen Punktschlagdruckkopfes. Nach dem Messen der Dicke t des
Vorderendenführers 302 wird derselbe mit der Nase 301 verbunden, welche eine der Dicke t
des Vorderendenführers 302 entsprechende Vertiefung 301a aufweist, so daß die vorderen
Stirnflächen des Vorderendenführers 302 und der Nase 301 miteinander fluchten. Denkbar ist
auch eine spanabhebende Bearbeitung nach der Verbindung des Vorderendenführers 302 mit
der Nase 301, um deren vordere Stirnflächen miteinander fluchten zu lassen.
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Der bekannte Punktschlagdruckkopf gemäß Fig. 10 ist allerdings mit den folgenden Problemen
verbunden. Es erfordert viel Zeit, den gegenseitigen Abstand D1 der Nasenstirnfläche 205b und
der Nasenpositionierfläche 205a sowie den gegenseitigen Abstand D2 der
Vorderendenführerstirnfläche 202a und der Nasenführerpositionierfläche 204a zu messen, den Abstandhalter 206
zu unterscheiden, einen geeigneten Abstandhalter 206 auszuwählen und denselben
einzusetzen. Dieses macht eine Massenproduktion schwierig und sehr teuer.
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Auch das in Fig. 11 gezeigte Verfahren ist mit Problemen behaftet. Es erfordert einige Zeit, die
Dicke t des Vorderendenführers 302 sowie die Tiefe d der Vertiefung 301a der Nase 301, in
welche der Vorderendenführer 302 eingesetzt wird, zu messen und auszuwählen. Die
Massenproduktion ist schwierig zu erreichen und auch einigermaßen teuer. Das Verfahren, die
Stirnflächen der Nase 301 und des Vorderendenführers 302 durch spanabhebende Bearbeitung
aufeinander auszurichten, ist insofern problematisch, als Drahtführungslöcher durch die
spanabhebende Bearbeitung verformt werden. Eine Massenproduktion wird nicht leicht erreicht und ist
sehr teuer.
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Ein Punktschlagdruckkopf der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art ist in der
Internationalen Offenlegungsschrift WO84/03255 geoffenbart. Bei diesem
Punktschlagdruckkopf ist der Vorderendenführer mittels Ohren oder Zungen an der Nase befestigt, welche am
Vorderendenführer ausgebildet und dazu vorgesehen sind, um letzteren in geeigneten
entsprechenden Einsätzen oder Nuten in den Seiten des Vorderteils der Nase zu verrasten. Es wird also
mindestens eines der beiden aneinander zu befestigenden Teile elastisch verformt.
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Die Erfindung soll die vorstehenden Probleme, welche beim Stand der Technik vorliegen,
beheben, und ihre Hauptaufgabe ist es, einen Punktschlagdruckkopf zu schaffen, dessen
Nasenstirnfläche mit der Vorderendenführerstirnfläche fluchtet und welcher im Wege der
Massenproduktion billig hergestellt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch den im Anspruch 1 beanspruchten Punktschlagdruckkopf und das im
Anspruch 2 beanspruchte Herstellungsverfahren gelöst.
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Bei diesem Punktschlagdruckkopf weist der Vorderendenführer mehrere an den beiden Enden
des Vorderendenführers ausgebildete Vorsprünge auf. Die Vorsprünge sind erweicht und in ein
Loch oder eine Nut fest eingesetzt, welches bzw. welche in der Nase ausgebildet ist.
Stattdessen oder zusätzlich dazu weist die Nase mehrere Vorsprünge auf. Die Vorsprünge sind erweicht
und in ein Loch oder eine Nut fest eingesetzt, welches bzw. welche im Endabschnitt des
Vorderendenführers ausgebildet ist.
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Andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung einiger Ausführungsformen anhand der beigefügten Zeichnungen. Darin zeigt:
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Fig. 1 einen Längsschnitt einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Punktschlagdruckkopfes;
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Fig. 2 eine perspektivische Explosionsdarstellung der Nase, des Vorderendenführers, des
Führerhalters und der Mittelführer der ersten Ausführungsform;
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Fig. 3 den Vorderendenführer der ersten Ausführungsform;
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Fig. 4 die Nase der ersten Ausführungsform;
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Fig. 5 ein Verfahren zur Herstellung der ersten Ausführungsform;
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Fig. 6 die Einsatzzustände eines Vorsprungs des Vorderendenführers der ersten
Ausführungsform vor und nach dem Schmelzen;
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Fig. 7 die Zustände eines anderen Vorsprungs des Vorderendenführers der ersten
Ausführungsform vor und nach dem Schmelzen;
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Fig. 8 die Nase und den Vorderendenführer einer zweiten Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Punktschlagdruckkopfes;
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Fig. 9 ein Schaubild zur Erläuterung der gegenseitigen Stellung der Nase und des
Vorderendenführers;
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Fig. 10 einen Längsschnitt eines konventionellen Punktschlagdruckkopfes; und
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Fig. 11 einen Längsschnitt eines anderen konventionellen Punktschlagdruckkopfes.
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Fig. 1 bis 7 veranschaulichen eine ersten Ausführungsform der Erfindung.
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Der gesamte Aufbau und die gesamte Wirkungsweise der ersten Ausführungsform werden
anhand von Fig. 1 und 2 erläutert. Ein Punktschlagdruckkopf 19 umfaßt eine Antriebseinheit,
welche sich aus einer vorderen Antriebsuntereinheit 18a und einer hinteren
Antriebsuntereinheit 18b zusammensetzt, die beide denselben Aufbau haben, so daß nur die vordere
Antriebsuntereinheit 18a erklärt wird. Ein Kernblock 3 umfaßt mehrere Kerne 2 aus einem
magnetischen Material, von denen nur einer in Fig. 1 wiedergegeben ist und in die jeweils eine
Antriebsspule 1 eingesetzt ist. Diese Kerne 2 sind entlang des Umfangs des
Punktschlagdruckkopfes 19 angeordnet. Mit dem Kernblock 3 ist ein Wärmestrahlungsglied 4 mittels eines
wärmeleitenden Harzes verbunden. Der Kernblock 3 ist mit einem wärmeleitenden Harz 5 als
Vergußmasse vergossen. Mehrere bewegliche Armaturen 6 aus einem magnetischen Material
sind jeweils auf einer Achse 7 schwenkbar gelagert, und zwar gegenüber einem zugehörigen
Kern 2. Jede Armatur 6 wird durch eine Rückholfeder 8 in eine Bereitschaftsstellung belastet.
An der Spitze jeder Armatur 6 ist ein Druckdraht 9 befestigt. Der Druckdraht 9 wird durch ein
in einen Führerhalter 10 gebohrtes Führungsloch 10a, mehrere Mittelführer 11 und einen
Vorderendenführer 12 gleitend gehalten. Der Führerhalter 10 ist durch Einsetzen eines
Bodenvorsprungs 10d in ein Positionierloch 13g der als Aluminiumspritzgußteil ausgebildeten
Nase 13 mit letzterer verbunden, wie aus Fig. 2 ersichtlich. Weiterhin ist der Führerhalter 10
mit einem Rückholfederhalter 14 verbunden, welcher mit einer Nut zur Positionierung des
Kernblocks 3 und zum Halten der Rückholfedern 8 versehen ist. Die Mittelführer 11 sind in
zugehörigen Führernuten 10b des Führerhalters 10 gehalten. Ein Vorderendenvorsprung 10c
des Führerhalters 10 ist in ein Positionierloch 12c des Vorderendenführers 12 eingesetzt, der
so positioniert wird. Bei dieser Anordnung sind das Führungsloch 10a, die Mittelführer 11 und
der Vorderendenführer 12 mit hohen Genauigkeit positioniert. Dieses vermittelt ein gutes
Gleitvermögen der Druckdrähte 9. Die Nase 13 ist mit dem Wärmestrahlungsglied 4 verbunden und
weist ein Befestigungsglied zur Anbringung an einem nicht dargestellten Wagen oder Schlitten
auf.
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Wenn die Antriebsspule 1 auf einem vorgegebenen Niveau erregt wird, dann wird die Armatur
6 angezogen und der Druckdraht 9 aus dem Vorderendenführer 12 herausgestoßen. Der
Druckdraht 9 schlägt über ein Farbband 15 auf einen an einer Druckwalze 17 gehaltenen
Druckträger 16 auf, um so einen Punkt zu bilden. Nach diesem Druckvorgang wird die Erregung
der Antriebsspule 1 abgeschaltet und der Druckdraht 9 durch die Rückholfeder 8 in die
Bereitschaftsstellung zurückgezogen.
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Nunmehr wird der Aufbau des Vorderendenführers 12 anhand von Fig. 3 beschrieben.
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Der Vorderendenführer 12 ist aus einem Thermoplasten hergestellt. Er weist zwei Arten von
Vorsprüngen auf, nämlich einen sich in der Einsatzrichtung A erstreckenden Vorsprung 12a und
zwei sich entgegengesetzt zur Einsatzrichtung A erstreckende Vorsprünge 12b. Die Vorsprünge
12a und 12b verlaufen parallel zur vorderen Stirnfläche 12e des Vorderendenführers 12. Auf
der der Wurzel des Vorsprungs 12a abgewandten Seite ist eine Fläche 12g zum Stützen und
Drücken des Vorderendenführers 12 durch eine Spannvorrichtung während eines
Schweißvorgangs ausgebildet. Die in der Einsatzrichtung A vorlaufende, obere Fläche des
Vorderendenführers 12 bildet eine Positionierbezugsfläche 12h. Auf der Basis der Bezugsfläche 12h sind
mehrere Druckdrahtführungslöcher 12i positioniert. Ein Halteglied 12j für die Vorsprünge 12b
ist mit einem Loch 12k versehen, um die Steifheit des Haltegliedes 12j zu verringern und ihm
Federungsvermögen zu vermitteln. Neben der Innenseite jedes Vorsprungs 12b ist eine Wand
12l auf dem Halteglied 12j ausgebildet. Die beiden oberen und unteren Abschnitte 12d der
vorderen Stirnfläche 12e sind abgeschrägt. Die Seitenflächen sind mit kleinen Vorsprüngen
oder Wülsten 12f versehen.
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Nunmehr wird der Aufbau der Nase 13 anhand von Fig. 4 beschrieben. Die vordere Stirnfläche
13d der Nase 13 ist mit einer U-förmigen Nut 13c versehen, in welche der Vorderendenführer
12 einzusetzen ist. Die obere Endfläche 13i der Nut 13c in der Einsatzrichtung A ist im
wesentlichen komplementär zur Bezugsfläche 12h des Vorderendenführers 12 ausgebildet. In der
Endfläche 13i ist ein Positionierloch 13a parallel zur vorderen Stirnfläche 13d vorgesehen, an
welches eine Erweiterung 13j mit einem Durchmesser größer als derjenige des Loches 13a in
der Einsatzrichtung A anschließt. In ihrem Boden weist die Nase 13 U-förmige Nuten 13b auf,
welche jeweils zum Boden hin eine größere Erweiterung 13k haben, wobei eine Bodenfläche
13l eines zugehörigen Wulstes jede Nut 13b überdeckt. Die Länge D von der Endfläche 13i zur
Innenfläche der Bodenfläche 13l mit den U-förmigen Nuten 13b ist etwas länger als die Länge
D von der Bezugsfläche 12h zur Innenfläche 12m des Haltegliedes 12j des Vorderendenführers
12. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Länge D um 0-0,5 mm, eine Toleranz
einschließend, größer als die Länge D'. Aufnahmeglieder 13e sind weiter innen als die
Befestigungsposition des Vorderendenführers 12 vorgesehen.
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Nachstehend wird ein Herstellungsverfahren zum Zusammenbau und zur gegenseitigen
Befestigung der Nase 13 und des Vorderendenführers 12 derart, daß die vordere Stirnfläche 12e des
Vorderendenführers 12 mit der vorderen Stirnfläche 13d der Nase 13 fluchtet, anhand von Fig.
5 erläutert.
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Der Vorderendenführer 12 wird von unten nach oben, nämlich in Richtung des Pfeils A, in die
U-förmige Nut 13c der Nase 13 eingesetzt. Dabei werden die kleinen Vorsprünge 12f des
Vorderendenführers 12 zerquetscht, so daß der Vorderendenführer 12 also spielfrei in der Nase
13 angeordnet werden kann. Die Nase 13 wird mit Hilfe einer nicht dargestellten
Spannvorrichtung gegen eine Positionierplatte 21 gedrückt. Auch der Vorderendenführer 12 wird gegen die
Positionierplatte 21 gedrückt, und zwar durch eine Preßspannvorrichtung 20. Die vordere
Stirnfläche 13d der Nase 13 und die vordere Stirnfläche 12e des Vorderendenführers 12 sind also
positioniert. Darüberhinaus drückt die Preßspannvorrichtung 20 die Fläche 12g des
Vorderendenführers 12 nach oben, so daß dessen Bezugsfläche 12h die Endfläche 13i der Nase 13 eng
berührt und die Bodenflächen 12m der Vorsprünge 12b jeweils mit der zugehörigen oben
erwähnten Bodenfläche 13l in Berührung kommen. Der Abstand D zwischen der Endfläche 13i
der Nase 13 und den Bodenflächen 13l der Nuten 13b ist länger als der Abstand D' zwischen
der Bezugsfläche 12h des Vorderendenführers 12 und den Bodenflächen 12m der Vorsprünge
12b. Daher werden zunächst die Bodenflächen 12m mit den Bodenflächen 13l in Berührung
gebracht. Dann drückt die Preßspannvorrichtung 20 den Vorderendenführer 12 nach oben, so
daß die Bezugsfläche 12h mit der Endfläche 13i in Berührung kommt. Dabei wird das Halteglied
12j des Vorderendenführers 12 verbogen, um die Abstandsdifferenz D - D' zu absorbieren. In
diesem Zustand wird der nunmehr im Loch 13a und in dessen Erweiterung 13j positionierte
Vorsprung 12a des Vorderendenführers 12 dem Druck eines Ultraschallschwingungen
vermittelnden Hornes 22 unterworfen, so daß der Vorsprung 12a schmilzt. Die geschmolzene
Substanz wird in die Erweiterung 13j des Loches 13a der Nase 13 eingefüllt und dann daran
befestigt. Fig. 6(a) und 6(b) veranschaulichen Einfüllzustände vor und nach dem Schmelzen des
Vorsprungs 12a. Dabei übt die Preßspannvorrichtung 20 den erforderlichen Gegendruck auf die
Fläche 12g aus. Deswegen erfolgt das Schmelzen sicher und wird keine Verformung anderer
Abschnitte bewirkt. Anschließend werden die beiden Vorsprünge 12b des Vorderendenführers
12 auf ähnliche Weise geschmolzen, und zwar unter dem Druck eines Ultraschallschwingungen
bewirkenden Hornes 23. Aufgrund der Elastizität des Haltegliedes 12j werden die Bodenflächen
12m gegen die Bodenflächen 13l gedrückt, so daß zwischen den Bodenflächen 12m und 13l
kein Raum und keine Bewegung ist. Die geschmolzene Substanz wird in die Erweiterungen 13k
der Nuten 13b der Nase 13 eingefüllt und dann daran befestigt. Dabei kann das Einfüllen
wegen der Wände 12l des Vorderendenführers 12 sicher und ohne Ausfluß aus den
Erweiterungen 13k erfolgen. Fig. 7 zeigt Einfüllzustände vor und nach dem Schmelzen der Vorsprünge
12b.
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Zu beachten ist, daß der Vorderendenführer 12 seine Abmessungen ändert, wenn er nach der
Wärmeausdehnung und der thermischen Verformung während des Schmelzvorgangs zur
Normaltemperatur zurückkehrt. Deswegen ist zwischen einem Abschnitt 21a der
Positionierplatte 21, gegen welchen die vordere Stirnfläche 13d der Nase 13 gedrückt wird, und einem
Abschnitt 21b der Positionierplatte 21, gegen welchen die vordere Stirnfläche 12e des
Vorderendenführers 12 gedrückt wird, eine Stufe S vorgesehen. Nach dem Befestigen wird dieselbe
Ebene erzielt. Bei der vorliegenden Ausführungsform liegt die Stufe S im Bereich von 0 bis 0,1
mm. Zwischen dem Loch 13a der Nase 13 und dem Vorsprung 12a des Vorderendenführers 12
und zwischen den Nuten 13b der Nase 13 und den Vorsprüngen 12b des Vorderendenführers
12 sind Spalte t ausgebildet. Wegen dieser Spalte t kann sich der Vorderendenführer 12 vor
der Befestigung geringfügig bewegen. Er kann also ohne Behinderung durch das Positionierloch
13a oder die Nuten 13b positioniert werden.
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Nach dem geschilderten Verfahren kann die Stufe zwischen der vorderen Stirnfläche 13d der
Nase 13 und der vorderen Stirnfläche 12e des Vorderendenführers 12 im Bereich von ± 0,03
mm gehalten werden. Eine hohe Genauigkeit ist zuverlässig erzielbar. Wenn die Stufe im
Bereich von ± 0,03 mm gehalten wird, verringert sich die Rate, mit welcher Druckdrähte,
wenn sie von einer Stufe des Druckträgers erfaßt werden, zerstört werden, um den Faktor 1/10
im Vergleich zum Stande der Technik. Es ist fast nicht möglich, daß die Druckdrähte bei der
praktischen Benutzung zerstört werden. Auch dann, wenn die vordere Stirnfläche 12e des
Vorderendenführers 12 über die vordere Stirnfläche 13d der Nase 13 vorsteht, kann das
Farbband 15 wegen der schrägen Stirnflächenabschnitte 12d glatt eingesetzt und entfernt werden.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Schmelzzeit auf 0,1 s bis 2 s eingestellt. Die
Druckkraft wird auf 0,5 kgf (5 N) bis 10 kgf (100 N) eingestellt, so daß die Herstellung
zuverlässig in einer bemerkenswert kurzen Zeit erfolgen kann. Bei der Erfindung ist das Erfordernis
des Messens und der Selektion von Abmessungen absolut beseitigt. Somit kann eine
einigermaßen große Produktmenge in einer kurzen Zeitspanne hergestellt werden. Es wird eine
exzellente Massenproduktivität erreicht. Die Kosten können reduziert werden.
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Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Deren Nase 50 besteht aus einem
Thermoplasten. Sie weist ein Loch 50b mit einer in der Einsatzrichtung A anschließenden
Erweiterung 50a parallel zur vorderen Stirnfläche 50d auf. Entgegengesetzt dazu sind zwei
Vorsprünge 50c an der Nase 50 ausgebildet. Der Vorderendenführer 51 aus Kunststoff weist
einen Vorsprung 51a auf, welcher sich in der Einsatzrichtung A parallel zur vorderen Stirnfläche
51d erstreckt. Auch weist der Vorderendenführer 51 entgegengesetzt dazu ausgebildete Löcher
51b mit Erweiterungen 51c auf. Das Herstellungsverfahren zum Zusammenbau und zur
gegenseitigen Befestigung der Nase 50 und des Vorderendenführers 51 derart, daß die vordere
Stirnfläche 50d der Nase 50 mit der vorderen Stirnfläche 51d des Vorderendenführers 51 fluchtet,
ist mit demjenigen der ersten Ausführungsform identisch. Die Vorsprünge 50c der Nase 50
werden geschmolzen und in die Erweiterungen 51c des Vorderendenführers 51 eingefüllt. Der
Vorsprung 51a des Vorderendenführers 51 wird geschmolzen und in die Erweiterung 50a der
Nase 50 eingefüllt. Die Befestigung erfolgt so, daß die vorderen Stirnflächen 50d und 51d
miteinander fluchten. Wie bei der ersten Ausführungsform ist auch bei dieser Ausführungsform
eine Massenproduktion zu geringen Kosten möglich, um dieselbe Ebene mit der hohen
Genauigkeit zu vermitteln.
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Wenn auch vorstehend ein auf dem Schmelzen mittels Ultraschallwellen basierendes
Herstellungsbeispiel gegeben wurde, so kann doch im wesentlichen dieselbe Befestigung nach einem
Thermokompressions-Verbindungsverfahren durchgeführt werden.