CN1256650A - 制造金属件和夹纸箔片的方法以及打印机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及金属件和夹纸箔片的制造方法。即使产品比较细微,所述方法也能够通过只使它们塑性变形如通过冲压来降低生产成本并提高生产率。本发明还涉及其中将箔片装入以作为送纸机构的打印机。通过使金属片塑性变形来制造金属件的方法包括:第一加工步骤,进行冲切加工以便粗略地形成金属件外形形状的至少一部分;第二加工步骤,通过表面挤压至少外形边缘部分来进行减薄;第三加工步骤,通过冲切加工来对外形形状进行整形。

Description

制造金属件和夹纸箔片的方法以及打印机

发明领域

本发明涉及一种制造金属件和压纸轮的方法以及一种其中在送纸机构中使用了这种压纸轮的打印机。本发明尤其是涉及一种适用于形成极其细微的金属件外形形状的金属加工技术。

发明背景

一些装在打印机上的送纸机构使用了齿轮形压纸轮(以下称其为棘轮)，其中尖端较锋利的齿部布置在各棘轮的外周部分上。许多个这样的棘轮可转动地环绕着一个垂直于送纸方向设置的轴固定住，各棘轮设置在排纸棍的对面。当纸张被夹在排纸辊和棘轮之间时，棘轮通过在其外周部分内的较尖锐的齿部尖端咬住在预定送纸过程中由驱动辊送入的纸张，从而防止纸张侧滑并控制纸张在正常送纸方向上运动。

过去，当制造这样的棘轮时，首先通过冲压工艺加工出齿轮状的平面形状，随后通过蚀刻工艺来减薄齿部尖端以便在齿部尖端内形成尖头形状。这是因为各齿部尖端平面形状内的曲率半径必须被制得很小如0.04毫米，而齿部尖端的厚度也必须被制成很小如0.06毫米。

如果齿部尖端区在棘轮中变大了，则在喷印到纸张上的油墨粘附到齿部尖端的情况下，油墨被转印到纸张的其它部分上，从而在纸张上留下了大到足以看见的墨点标记。另一方面，如果棘轮的齿部尖端太尖锐或者具有毛刺，则尖端可能会损坏排纸辊表面或者切入纸张中并损坏纸张。因此，任何棘轮齿部的尖端形状具有上述极其细微的形状并且要求加工精度。

但是，在上述加工方法中，在蚀刻过程中，工艺控制和其它方面占用了太多的劳动力以致提高了成本。另外，尖端部分的角部因蚀刻工艺而变钝，所以存在着无法避免上述缺陷的问题。

另外，在平面形状是通过上述冲压工艺形成的情况下，由于各齿部尖端的曲率半径小到难于在厚金属片上进行冲压加工的程度，所以存在着难于确保棘轮刚性的问题。此外，由于必须形成具有小曲率半径的极细微形状，所以存在着由于作用于压模上的负荷太大以致缩短了压模寿命的问题。

此外，由于在上述冲压加工后进行蚀刻工艺，所以需要运送很小的且个个分开的棘轮并且固定住它们以便进行蚀刻。这样的工作很麻烦，而且难于使所有工作机械化。因此，存在着导致生产成本提高的问题，而且生产率不可能提高到高于现有的生产率。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种制造金属件的方法，其中即使部件很小，也只通过象冲压这样的塑性加工来制造该部件，从而希望降低生产成本并能够提高生产率。

本发明的另一个目的是提供一种将棘轮制造成为这种很小的金属件的方法。

本发明的再一个目的是提供一种其中将这种棘轮作为送纸机构装入其中的打印机。

根据本发明，一种通过使金属片塑性变形来制造金属件的方法包括以下步骤：第一加工步骤，它进行冲压加工以便粗略地形成该金属件外形形状的至少一部分；第二加工步骤，至少对金属件的外形边缘部分进行表面冲压加工以便减薄该外形边缘部分；第三加工步骤，又通过冲压加工使该减薄的外形边缘部分成形。

另外，在根据本发明的一个棘轮制造方法中，在通过上述方式制成的金属件的中心部分冲出一个用于在其中形成一个支承部的孔。

另外，在根据本发明的打印机中，在打印机上安装了送纸机构，象上述那样的棘轮被装入到送纸机构中。

根据本发明，在第一加工步骤中粗略地形成外形形状的至少一部分，在第二加工步骤中对外形边缘部分进行表面冲压加工以便减薄该外形边缘部分，然后在第三加工步骤中再次加工成形该减薄的外形边缘部分。于是，由于在第一加工步骤粗略地形成了外形形状之后进行表面冲压加工，所以第二加工步骤中的成型变得容易了。另外，由于在第二加工步骤中被减薄的外形边缘部分被再次加工定形，所以可以在第三加工步骤中简单但精确地形成细微的外形形状。因此，可以延长加工步骤所用的压模的寿命。此外，由于可以只通过冲孔和压力加工形成金属件，所以可以降低生产成本并提高生产率。

在这里，假设作为本发明目标的金属件在其外形边缘部分内具有一个突起部。接着，优选地实施第一和第三加工步骤来形成一个突出于金属片的突起部的平面形状，实施第二加工步骤来制成突出于金属片的突起部的截面形状。

在这种情况下，根据本发明，在第一加工步骤中粗略地形成突起部的平面形状；在第二加工步骤中形成突起部的截面形状；在第三加工步骤中形成突起部的平面形状。因此，即使突起部具有极其细微的外形形状，也可以简单但精确地加工突起部。

在这种情况下，金属件还最好是一个齿轮或齿轮形部件，它具有作为突起部的一列齿。根据本发明，可以简单但精确地制成齿轮或齿轮形部件的齿列的外形形状。由于许多齿轮或齿轮形部件具有极其细微的齿形，所以本发明在低成本地加工出这种极其细微的外形形状方面非常有效。

另外在这种情况下，金属件最好是一个送纸机构中的用于控制送纸方向的棘轮。根据本发明，可以简单且精确地制作出棘轮齿部的尖端形状。尤其是在棘轮的情况下，齿部尖端具有极其细微和锋利的形状，而且必须精确地形成齿部锐尖形状以确保性能。因此，可以低成本地制造出性能优越的棘轮。

在本发明的上述各步骤中，从生产率和成本的角度出发，最好通过连续冲压加工方式进行各加工步骤。在这种情况下，在送入带状金属板的同时来加工金属件是理想的。加工步骤优选地在这样的条件下进行，即：在金属板中留下连接部分以便能够将金属件的外形形状保持就位至少直到第二加工步骤为止。在这种情况下，优选地在不同时刻独立地冲出许多冲孔部分。这是因为压模可以被制成镶嵌模具结构并且可以使镶嵌模具小型化，从而有希望降低生产成本并提高生产率等。

另外，当在上述各加工步骤完成后通过镶嵌模塑等进一步将金属件与另一种材料一体组合起来时，从提高生产率的角度出发，将金属件与其它材料组合起来的过程最好是在将金属件通过连接部分保留在金属板中的情况下进行，且随后进行冲压加工以便切除这些连接部分。

如此制成的棘轮被装入到送纸机构中，而送纸机构被安装在象喷墨记录装置等这样的打印机中。因此，送纸机构在打印机中稳妥地工作。

附图简述

图1是表示通过根据本发明第一实施例的金属件制造方法形成的棘轮形状的平面图；

图2(a)-2(f)是表示根据各加工步骤的外形形状变化的步骤说明图，它们用来示意地解释第一实施例的制造方法；

图3是棘轮制造状态的局部平面图，它示出了在第一实施例的加工步骤中形成的外形形状；

图4是放大平面图，它示出了在第一实施例的加工步骤中形成的外周边缘部分的平面形状；

图5(a)和5(b)是放大截面图，它们示出了在第一实施例的加工步骤中形成的外周边缘部分的截面形状以及冲头的截面形状；

图6是表示对应于第一实施例连续冲压加工步骤的压模的各冲压部分的平面形状的平面图；

图7是图2(d)的步骤中金属片的平面图；

图8是包括送纸机构的喷墨记录装置的透视图，根据第一实施例制成的棘轮被装入所述送纸机构中；以及

图9是送纸机构的说明图，其中图8的部分A被放大了。

实施本发明的最佳方式实施例1

一个棘轮10具有一个平面，如图1所示，在此平面内，许多齿部11成形于该平面的外周部分上。另外，一个中心孔12开设在棘轮中心部分内，并且在中心孔12的开口边缘部分内有三个半圆形缺口12a等间距地成形于外周方向上。如以下所述的那样(见图2(e))，一个由合成树脂构成的支承部与中心孔12成一体。

在此实施例中，棘轮10的主体部分是按照图2(a)-图2(f)的连续冲压加工而成的。在冲压加工中，用图6所示的压模加工棘轮10。图6是压模的局部平面图，它示出了加工过程所用压模的冲压部分的结构，在这里，图2所示的成型区成形于带状金属片的宽度方向上。在图6中，许多由矩形框包围起来的部分表示模具的局部平面图。尽管压模有一个上型箱和一个下型箱(冲头和凹模)，但是简单地在图6的同一平面图中示出了上型箱和下型箱。在这里，压模是由冲头21-30和凹模20a、20b构成的。在此实施例中，0.12毫米厚的带状不锈钢(SUS304)被用作金属片。

以下将描述根据此实施例的制造方法。

(a)第一加工步骤P1：

首先，进行粗冲压加工。在粗冲压加工中，当沿预定方向传送金属片时，如图2(a)所示地在金属片中连续冲压加工出孔部分A、B、C、D。粗冲压的目的是形成棘轮10外周面的大致轮廓形状以便形成棘轮的粗略形状。在第一加工步骤P1中，使用了带状金属片并且使用了图6所示的压模。附加于压模平面图左边的符号a、b、c、d表示用于冲压上述孔部分A、B、C、D的相应冲模部分。由于如此连续地在金属片中加工出四个孔部分A-D，所以不仅可以将冲头21-24制成小号尺寸的，而且可以简单地制成冲头21-24。因此，不仅压模可以被设计成轻型模具，而且可以减少制造模具所需的成本或劳力。四个用以将待成为棘轮的部分连接到金属片体上的连接部分X成型于上述孔A、B、C、D之间。将待形成为棘轮的通过第一加工步骤P1形成的那部分的外形形状由图4中的虚线11c示出，图4放大地示出了此部分的边缘部分。在此外形形状中对应于齿尖的一个部分的曲率半径大于在以下将描述的第三步骤中形成的外形形状中的相应曲率半径。因此，与第三步骤相比，可以更简单地进行冲压加工，而且施加到压模上的负荷较小。

(b)第二加工步骤P2：

接着，如图2(b)中虚线所示的那样，在四段圆形区E内(以下称为表面冲压区)，对由四个孔部分A、B、C、D制成的棘轮外圆周边缘部分进行冲压加工。这个进行表面冲压加工的步骤是压制图3中虚线所示的表面冲压区E，从而如图4所示的那样在齿部11的尖端形成了一个由此减薄的薄部分11a。在第二加工步骤P2中，用图6中e所示的四个弧形冲头(平面形状)25同时冲压外周边缘部分。此时，表面冲压加工只在除去连接部分X之外的部分上进行，所以没有压力作用在连接部分X上。这是因为，这样以来就防止了由上述孔部分A、B、C、D环绕的且将要成为棘轮的那部分不会错位或产生位移，从而在后续冲压加工中保证了加工精度。

通过第二加工步骤P2中的表面冲压加工，如图5(a)所示的那样形成了具有在第一加工步骤P1中形成的外形形状的齿部11的各尖端。在图5(a)中，在完成第一加工步骤P1后的各齿部11的截面形状由虚线11c表示，实线11d示出了紧接在第二加工步骤P2之后的各齿部11的截面形状。在冲头25中，沿起始于内侧的平缓曲线突出的表面冲压部分25a成形在与齿部11的尖端相应制成的冲头的外周部分上。在表面冲压部分25a内，一个具有凹槽深度的平坦表面部分25b是如此形成的，即：当冲头25降到最低点时，表面部分25b以小间隙S(例如，大约0.01毫米)面向金属片。在第二加工步骤P2中，齿部11的尖端侧被减薄到0.06毫米，这约等于0.12毫米厚的金属片厚度的一半。在齿部11的根部和被减薄的尖端部分之间形成的曲面形状被制成曲率半径为0.1毫米的弧形。

(c)第三加工步骤P3：

接着，如图2(c)所示，继续对经过上述表面冲压加工的孔部分A、B、C、D进行冲压加工，从而连续地形成了孔部分F、G、H、I。在这个进行孔部分F、G、H、I的冲压加工的第三加工步骤中，按照与上述第一加工步骤P1中相同的方式连续地进行冲压。在压模中，用于形成上述孔部分F、G、H、I的冲模部分f、g、i如图6所示地顺序排列。第三加工步骤P3用于精确地加工出在棘轮10外周边缘部分内所形成的齿部11的形状。第三加工步骤P3之后的齿部11的平面形状和截面形状在图3、4、5(b)中用实线示出了。

第三加工步骤P3是在第一加工步骤P1中完成棘轮外周边缘部分粗略外形形状的加工之后已经在第二加工步骤P2中完成了对齿部11尖端部分的冲压加工的状态下进行的。最终制成的棘轮10中的齿部11的尖端11b具有一个极细致的局部平面形状，它具有作为设定值的0.04毫米的曲率半径或者在允许范围内具有0.05毫米或更小的曲率半径。第三加工步骤P3所用的压模是以对应于以下将描述的精度制成的。如图5(b)所示，在此实施例中，齿部11的各尖端通过第二加工步骤P2中的表面冲压加工被减薄了大约一半。在此状态下，利用冲头26(27-29)进行冲压加工，从而可以获得厚度方向上的精确度和平面精确度。因此，可以获得足够锋利的尖端11b。与此同时，可以在第三加工步骤P3中根据以下所述的理由简单地加工出齿部11之尖端11b的平面形状。

通常在冲压加工中，当金属片的厚度而不是平面形状宽度增大时，加工明显变得困难了，而且压模的耐用性也变差了。在此实施例中，棘轮外周边缘部分的粗略形状(将其设计成冲压加工可以相当容易执行的一种形状)在第一加工步骤P1成型，随后在第二加工步骤中对齿部尖端进行表面冲压加工。因此，在第二加工步骤中简单地削减了厚度以便于进行表面冲压加工。另外，在棘轮外周边缘部分内的最终精加工是在齿部尖端通过表面冲压加工减薄之后进行的。因此，在金属片的厚度已经相对待切削宽度而减薄了一定程度之后，可以切削形成各齿部尖端的平面形状。因此，可以更容易地进行最终的加工并且可以减轻压模所受负荷以便延长压模寿命。

用于冲出图2所示的孔部分A、B、C、D的冲头21-24、用于冲出孔部分F、G、H、I的冲头26-29和模具20a、20b是通过磨削加工形成的。尤其是用于冲出孔部分F、G、H、I的冲头26-29是拼合型模具，从而可以磨削加工出模具20b。磨削加工精度大约为±1微米。另一方面，为了降低模具加工成本，用于冲出孔部分A、B、C、D的模具20a是以±3微米的精度通过电火花加工一体形成的。

(d)第四加工步骤P4：

在制造棘轮10的过程中，在如上所述地完成了第三加工步骤后，在待形成为棘轮10的部件的中心部分上开设了一个将作为中心孔12的孔部分J，如图2(d)所示。第四加工步骤P4中的压模冲头30具有如图6所示的形状。在第四加工步骤P4中结束连续冲压加工，金属片被切成适当的尺寸。在如此在薄板中制成的产品中，将如上所述制成的该待成为棘轮的部分沿长度和宽度方向布置，而成型部分如图7所示的那样通过连接部分X连起来。

(e)镶嵌模塑步骤Q：

随后，如图2(e)所示的那样，合成树脂支承部K通过未示出的传统注塑设备被一体地装到各成形部分的孔部分J上。这种加工是一个镶嵌模塑步骤Q。

(f)清除加工步骤P5：

最后，再次对成型产品进行冲压加工(清除加工步骤P5)，从而连接部分X被切去或除去，从而完成了棘轮10。

对通过这样的工艺制成的棘轮10进行检验并将其与通过包括蚀刻步骤之内的制造工艺制成的传统产品进行比较。棘轮确实被安装到喷墨记录装置上并在该记录装置中使用。接着，在许多打印模式中(例如，在打印时改变打印部分的面积比或打印分辨率的状态下)，使纸张表面打印部分的油墨转印条件和由装在棘轮10对面的胶皮辊所构成的排纸辊的受损程度与如OHP纸、砑光膜、大光纸等多种纸张材料相符合。结果，可以在各项评估中获得绝不次于传统产品的转印性能。至于排纸辊受损程度，它基本上与排出20000张A4纸后的传统产品的排纸辊受损程度相同。就这些性能来说，事实证明用0.2毫米厚金属片制成的棘轮没有任何问题，而这种金属片的厚度大于上述实施例中的厚度。另外，当根据此实施例制造棘轮时，包括装入支承部K的步骤在内，与过去相比，制造成本降低了42.8％。

尽管在上述实施例中举例描述了棘轮的连续冲压加工，但是本发明不局限于此实施例。例如，可以用传递转动所用的普通齿轮代替棘轮。在此情况下，本发明非常有效，因为要求象棘轮那样精确地或者比棘轮更精确地形成齿轮形状。另外，属于本发明成形目标的部分不局限于象在上述实施例中那样的外周边缘部分。目标部分可以是内周部分如内齿齿轮。另外，不需要在本发明的步骤中形成所有外形形状，如果其中形成了外形形状的至少一部分，则这也是可行的。

实施例2

其中装有根据上述实施例制造的棘轮的送纸机构安装在图8所示的喷墨记录装置40中。送纸机构是如此布置的，即：许多棘轮10可转动地固定在一个垂直于送纸方向设置的轴41上，而棘轮10设置在排纸辊42的对面，如图9所示。来自驱动辊(未示出)的纸张在经过棘轮10和排纸辊42之间后被排出。此时，棘轮10的尖端部分11a的形状足够锋利，从而能正确咬住纸张的形状并且防止了纸张侧滑。在如上所述地精确加工出尖端11a后，尖端不是很锋利或者没有任何毛刺，由此避免了损坏排纸辊42或者在纸张上留下标记。

Claims (9)

1.一种通过使金属片塑性变形来制造金属件的方法，其特征在于，它包括以下步骤：

第一加工步骤，它进行冲压加工以便粗略地形成该金属件外形形状的至少一部分；

第二加工步骤，它对通过第一加工步骤形成的金属件外形边缘部分进行表面冲压加工以便减薄该外形边缘部分；以及

第三加工步骤，它又通过冲压加工使该减薄的外形边缘部分成形。

2.如权利要求1所述的金属件制造方法，其特征在于，该金属件在该外形边缘部分内具有一个突起部，第一加工步骤和第三加工步骤用于形成一个突出于金属片的该突起部的平面形状，第二加工步骤用于形成一个突出于金属片的该突起部的截面形状。

3.如权利要求2所述的金属件制造方法，其特征在于，该金属件是一个齿轮或齿轮形部件，它具有作为所述突起部的一列齿。

4.如权利要求3所述的金属件制造方法，其特征在于，该金属件是一个用于控制送纸机构中的送纸方向的压纸轮。

5.如权利要求4所述的金属件制造方法，其特征在于，在第一和第三加工步骤中，形成该压纸轮外形形状的冲压加工是这样进行的，即：彼此相邻地设置了许多个分开的孔，这些孔通过未经冲压的连接部分间隔开。

6.如权利要求4或5所述的金属件制造方法，其特征在于，在第一加工步骤中，冲孔是如此进行的，即：压纸轮的外形形状与在第三加工步骤中进行冲压时的外形形状相比具有更大的曲率半径。

7.一种用于制造压纸轮的方法，其特征在于，它包括在一个根据权利要求4、5或6所述方法制成的金属件的中央部分进行冲孔的步骤，并且为该孔一体地设置了一个支承部。

8.如权利要求7所述的压纸轮制造方法，其特征在于，在一体地设置了支承部之后，除去所述连接部分。

9.一种具有送纸机构的喷墨记录装置，其特征在于，通过如权利要求4-8中任一项所述的压纸轮制造方法制成的压纸轮被装入该送纸机构中。

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