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EP0338175B1 - Verfahren zum Herstellen von Ankern des Elektromagnetspulen-Anker-Systems für Matrixdruckköpfe und Anker, insbes. der Klappankerbauart - Google Patents

Verfahren zum Herstellen von Ankern des Elektromagnetspulen-Anker-Systems für Matrixdruckköpfe und Anker, insbes. der Klappankerbauart Download PDF

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Publication number
EP0338175B1
EP0338175B1 EP88730094A EP88730094A EP0338175B1 EP 0338175 B1 EP0338175 B1 EP 0338175B1 EP 88730094 A EP88730094 A EP 88730094A EP 88730094 A EP88730094 A EP 88730094A EP 0338175 B1 EP0338175 B1 EP 0338175B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
shaped metal
armature
metal parts
electromagnet coil
metal part
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP88730094A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0338175A1 (de
Inventor
Bernd Gugel
Johann Stempfle
Matthias Ullrich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vodafone GmbH
Original Assignee
Mannesmann AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Mannesmann AG filed Critical Mannesmann AG
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Priority to DE8888730094T priority patent/DE3879930D1/de
Priority to AT88730094T priority patent/ATE87545T1/de
Priority to JP1103264A priority patent/JPH0211336A/ja
Priority to US07/342,453 priority patent/US5074687A/en
Publication of EP0338175A1 publication Critical patent/EP0338175A1/de
Application granted granted Critical
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Anticipated expiration legal-status Critical
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/22—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of impact or pressure on a printing material or impression-transfer material
    • B41J2/23—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of impact or pressure on a printing material or impression-transfer material using print wires
    • B41J2/27—Actuators for print wires
    • B41J2/275—Actuators for print wires of clapper type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F3/00—Cores, Yokes, or armatures
    • H01F3/02—Cores, Yokes, or armatures made from sheets

Definitions

  • 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, 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 of providing 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.
  • the object is achieved according to the invention in that one of the lamellae is punched out longer than the lamellae of a section which lies opposite the solenoid core pole faces and in that the pressure element is fastened to the longer lamellae.
  • 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 positive connection within a manufacturing process, which 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 region 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, during the operation of the electromagnetic coil armature system, lie outside contact surfaces for one or more electromagnetic coil cores.
  • 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 at least one of the lamellae is longer than the lamellae of a section which is opposite the solenoid core pole faces and is used to fasten the pressure element. At least one or two sheet metal parts form the anchor arms, to which the pressure element is attached.
  • the form-fitting mechanical connection is provided in a section of the armature opposite the solenoid core surfaces.
  • 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 molded opening 6 is not continuous in the sheet metal molded parts 1 and 2, but is designed as an embossment, so that a projection 8 is formed coaxially on the second sheet metal molded part outer surface 7.
  • the projection 8 is designed in terms of size, cross-sectional shape and manufacturing tolerances in such a way that it engages in a mold opening or indentation 6 of the adjacent sheet metal molded part 1, 2 or 3, and a positive connection is thus 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 set between the form-fitting connections 10 in a surface area 14 which, in operation, lies outside 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 being dependent on the possibility of fastening 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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Description

  • 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:
    • a) Gleichzeitig beim Stanzen der Blechformteile wird zumindest eine auf der ersten Blechformteil-Außenflächen ausgebildete Formöffnung bzw. Einprägung und zumindest ein dieser auf der zweiten Blechformteil-Außenfläche gegenüberliegender in die Formöffnung eines benachbarten Blechformteils passender Vorsprung geformt,
    • b) danach werden die Blechformteile für einen Anker jeweils derart aufeinandergelegt, daß die Formöffnung bzw. die Einprägung und der Vorsprung des anliegenden Blechformteils jeweils eine formschlüssige mechanische Verbindung bilden und
    • c) anschließend werden die im Paket einen Anker bildenden Blechformteile durch Kleben oder thermisches Anschmelzen gegen Lösen der formschlüssigen Verbindung gesichert.
  • 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:
    • 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 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.

Claims (5)

  1. Verfahren zum Herstellen von Ankern des Elektromagnetspulen-Anker-Systems für Matrixdruckköpfe, insbesondere der Klappankerbauart, aus Blechformteilen, die nach Art von lamellierten Induktoren aufeinandergeschichtet werden, bei dem
    a) gleichzeitig beim Stanzen der Blechformteile (1,2,3) jeweils zumindest eine auf der ersten Blechformteil-Außenfläche (5) ausgebildete Formöffnung bzw. Einprägung (6) und zumindest ein in dieser auf der zweiten Blechformteil-Außenfläche (7) gegenüberliegender in die Formöffnung (6) eines benachbarten Blechformteils (1,2,3) passender Vorsprung (8) geformt wird,
    b) danach die Blechformteile (1,2,3) für einen Anker (9) jeweils derart aufeinandergelegt werden, daß die Formöffnung bzw. die Einprägung (6) und der Vorsprung (8) des anliegenden Blechformteils (1,2,3) jeweils eine formschlüssige mechanische Verbindung (10) bilden und
    c) anschließend die im Paket (11) einen Anker (9) bildenden Blechformteile (1,2,3) durch Kleben oder thermisches Anschmelzen gegen Lösen der formschlüssigen Verbindung (10) gesichert werden,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß eine der Lamellen (2) länger ausgestanzt wird als die Lamellen (1,3) eines Abschnitts (17), der den Elektromagnetspulenkern-Polflächen gegenüberliegt und daß das Druckelement (18) an der längeren Lamelle (2) befestigt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das thermische Anschmelzen punktweise zwischen jeweils zwei benachbarten Blechformteilen (1,2,3) im Bereich der aneinandergrenzenden Blechformteil-Außenflächen (5;7) erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1,
    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 mehrere Elektromagnetspulenkerne liegen.
  4. Anker für Matrixdruckköpfe des Elektromagnetspulen-Anker-Systems, bestehend aus Blechformteilen (1,2,3), die nach Art von lamellierten Induktoren aufeinandergeschichtet sind, eine auf der ersten Blechformteil-Außenfläche (5) ausgebildete Formöffnung bzw. Einprägung (6) und ein auf der zweiten Blechform-Außenfläche (7) eines benachbarten Blechformteils (1,2,3) passenden Vorsprung (8) aufweisen, die eine formschlüssige mechanische Verbindung (10) bilden und die Blechformteile durch Kleben oder thermisches Anschmelzen gesichert werden,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß eine der Lamellen (2) länger ausgebildet ist als die Lamelle (1,3) eines Abschnitts (17), der den Elektromagnetspulenkern-Polflächen gegenüberliegt und zur Befestigung des Druckelementes (18) dient.
  5. Anker nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die formschlüssige mechanische Verbindung (10) in einem den Elektromagnetspulenkern-Polflächen gegenüberliegenden Abschnitt (17) des Ankers (9) vorgesehen ist.
EP88730094A 1988-04-22 1988-04-22 Verfahren zum Herstellen von Ankern des Elektromagnetspulen-Anker-Systems für Matrixdruckköpfe und Anker, insbes. der Klappankerbauart Expired - Lifetime EP0338175B1 (de)

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