EP0338175A1 - Verfahren zum Herstellen von Ankern des Elektromagnetspulen-Anker-Systems für Matrixdruckköpfe und Anker, insbes. der Klappankerbauart - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for producing armatures of the electromagnetic solenoid armature system for matrix print heads and an armature, in particular an armature of the hinged armature type, from sheet metal parts which are stacked on top of one another in the manner of laminated inductors.
- Matrix printheads form a central assembly on which the performance of a matrix printer depends.
- the design, the materials and the performance data of the matrix print heads determine the service life and thus the service life of the printer.
- Matrix printheads are replaced as spare parts in the printer.
- the performance of the matrix printhead is essentially determined by the system of the magnetic circuit, i.e. of the electromagnetic coil armature system.
- the present invention is concerned with the manufacture of the anchor for both types of anchors.
- the magnetic induction generated by the electromagnetic coil in the magnetic core also pulsates through the armature.
- armatures made of homogeneous iron material eddy current losses result from induced voltages because the armature acts as a short-circuited winding.
- anchors these eddy current losses help to heat them, which leads to an undesirable heating of the entire matrix printhead and also to a lower energy utilization. It is particularly disadvantageous here that the other components located in the matrix print head are also heated. Which setting temperature is often above 100 ° C.
- anchor length e.g. approx. 25 mm; anchor thickness e.g. approx. 6 mm
- anchor length e.g. approx. 25 mm
- anchor thickness e.g. approx. 6 mm
- laminated anchors requires a secure connection of the slats, because in contrast to stationary machines such as e.g. Transformers or stators of electrical machines or of uniformly moving electrical machines, high acceleration forces and high deceleration forces per cycle of an armature game.
- the invention is therefore based on the object to provide a manufacturing method for laminated anchors by means of which a permanent, e.g. during 500 million working cycles, permanent connection is created and the anchor is still light and smooth on the outside.
- Mold opening, embossing and protrusion first ensure the exact position of several sheet metal parts and thus the outline of the entire anchor. Then there is an interlocking interlocking connection within a manufacturing process that includes all manufacturing stages. The positive fit is then secured to the finished anchor by an inseparable union of all sheet metal parts.
- the resulting anchor therefore has the advantageous properties of a package and is advantageously no longer subject to the previous heating due to eddy current losses.
- Such an anchor also has smooth pole faces.
- the thermal melting takes place point by point between two adjacent sheet metal parts in the area of the adjacent sheet metal part outer surfaces.
- the air gap-tight contiguity of the insulated or non-insulated sheet metal parts is used for the permanent connection.
- Another improvement of the invention provides that the thermal melting or gluing is carried out on surface areas which lie outside of contact surfaces for one or more solenoid coil cores during operation of the solenoid armature system.
- the undetachable connection therefore does not interfere with the mooring function and therefore does not negatively influence the anchor path.
- the armature produced according to this is further designed in such a way that the section of the armature opposite an electromagnetic coil core pole face is thicker than a section facing the pressure element, and that the form-fitting mechanical connection is provided in this section. At least one or two sheet metal parts form the anchor arms, to which the pressure element is attached.
- the anchor manufactured as described in the introduction can be completely punched through in its mold openings with regard to a limiting sheet metal part which keeps the armature smooth on the outside, such that the outermost sheet metal part has continuous mold openings into which the projections of the next, inner sheet metal part engage.
- the individual sheet metal parts 1, 2 and 3 are punched out in their outer shape 4 in a sheet metal punching tool and at the same time provided in the punching tool, which can be designed as a follow-up cutting tool, on a first sheet metal part outer surface 5 with a mold opening 6.
- the shaped opening 6 is not continuous in the sheet metal parts 1 and 2, but is designed as an embossing, so that a projection 8 is formed coaxially on the second sheet metal part outer surface 7.
- the projection 8 is designed according to size, cross-sectional shape and manufacturing tolerances such that it engages in a mold opening or embossing 6 of the sheet metal molded part 1, 2 or 3 in question, and thus a positive connection is created between two sheet metal molded parts (FIGS. 1 and 2).
- the sheet metal parts 1, 2 and 3 stacked on top of each other result in a complete anchor 9 (FIG. 3).
- Two projections 8 and consequently two mold openings or impressions 6 are expediently provided in the longitudinal direction of the armature 9. All the mold openings or impressions 6 and all the projections 8 result in a positive mechanical connection 10 (FIG. 2).
- the anchor 9 (Fig. 3) thus consists of a package 11, which is held together by gluing, thermal melting or another method of a thermal nature.
- the thermal melting takes place point by point between two adjacent sheet metal parts 1 and 1 or 1 and 2 or 2 and 1 or 1 and 3.
- a practically existing but negligible small air gap 12 is used.
- the strung melting points in the area of the sheet metal part outer surfaces 5 and 7 lead to the melting point row 13 shown in FIG. 3, which is comparable to a weld seam.
- the melting point row 13 is placed between the form-fitting connections 10 in a surface area 14 which, in operation, lies outside of contact surfaces 15 and 16 of the yoke surfaces of associated electromagnetic coil cores.
- electromagnetic coil core pole faces on armature 9 lie opposite section 17.
- This section 17 of the armature 9 is thicker than a section 9a, the thickness of the thinner section 9a depending on the possibility of attaching a pressure element (e.g. a pressure needle) 18.
- the outermost sheet metal part 3 advantageously has no projections 8, i.e. the mold opening 6 is designed as a continuous mold opening, into which the projections 8 of the next inner sheet metal part 1 engage without projecting.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Ankern des Elektromagnestpulen-Anker-Systems für Matrixdruckköpfe und einen Anker, insbes. einen Anker der Klappankerbauart, aus Blechformteilen, die nach Art von lamellierten Induktoren aufeinandergeschichtet 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, des 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.
- 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 aufgrund hintereinanderfolgender Verfahrensschritte dadurch gelöst,
- a) daß gleichzeitig beim Stanzen der Blechformteile jeweils zumindest eine auf der ersten Blechformteil-Außenfläche ausgebildete Formöffnung bzw. Einprägung und zumindest ein dieser auf der zweiten Blechformteil-Außenfläche gegenüberleigender, in die Formöffnung eines benachbarten Blechformteils passender Vorsprung geformt wird,
- b) daß danach die Blechformteile für einen Anker jeweils derart aufeinandergelegt werden, daß die Formöffnung bzw. die Einprägung und der Vorsprung des anliegenden Blechformteils jeweils eine formschlüssige mechanische Verbindung bilden und
- c) daß anschließend die im Paket den Anker bildenden Blechformteile durch Kleben, thermisches Anschmelzen u.dgl. gegen Lösen der formschlüssigen Verbindung gesichert werden.
- 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 leigen. 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 der einer Elektromagnetspulenkern-Polfläche gegenüberliegende Abschnitt des Ankers gegenüber einem dem Druckelement zugewandten Abschnitt dicker ausgeführt ist und daß in diesem Abschnitt die formschlüssige mechanische Verbindung vorgesehen ist. Zumindest ein oder zwei Blechformteile bilden die Ankerarme, an denen das Druckelement befestigt ist.
- Der wie eingangs beschrieben hergestellte Anker kann im Hinblick auf ein begrenzendes Blechformteil, das den Anker außen glatthält, in seinen Formöffnungen völlig durchgestanzt werden, derart, daß der äußerste Blechformteil durchgehende Formöffnungen aufweist, in die die Vorsprünge des nächsten, inneren Blechformteils greifen.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
- Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der in einem Folgeschnittwerkzeug hintereinander ausgestanzten Blechformteile,
- Fig. 2 einen Schnitt II - II durch die Formschlußverbindung des fertigen Ankers und
- Fig. 3 den fertigen Anker in perspektivischer Ansicht.
- 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 beachbarten 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 vorhendener, 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.
Claims (5)
dadurch gekennzeichnet,
dadurch gekennzeichnet,
daß das thermische Anschmelzen punktweise zwischen jeweils zwei benachbarten Blechformteilen (1,2,3) im Bereich der aneinandergrenzenden Blechformteil-Außenflächen (5;7) erfolgt.
dadurch gekennzeichnet,
daß das thermische Anschmelzen oder das Kleben an Flächenbereichen (14) vorgenommen wird, die im Betrieb des Elektromagnetspulen-Anker-Systems außerhalb von Anlageflächen (15,16) für einen oder mehrer Elektromagnetspulenkerne liegen.
dadurch gekennzeichnet,
daß der einer Elektromagnetspulenkern-Polfläche gegenüberleigende Abschnitt (17) des Ankers (9) gegenüber einem dem Druckelement (18) zugewandten Abschnitt (9a) dicker ausgeführt ist und daß in diesem Abschnitt (17) die formschlüssige mechanische Verbindung (10) vorgesehen ist.
dadurch gekennzeichnet,
daß der äußerste Blechformteil (3) durchgehende Formöffnungen (6) aufweist, in die die Vorsprünge (8) des nächsten, inneren Blechformteils (1) greifen.
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