DE2848639A1

DE2848639A1 - Druckkopf fuer drahtdrucker

Info

Publication number: DE2848639A1
Application number: DE19782848639
Authority: DE
Inventors: Wentzle Ruml Deboskey; Robert Allan Sebrosky
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1977-12-05
Filing date: 1978-11-09
Publication date: 1979-06-07
Also published as: GB2009048A; IT7830250A0; FR2410561B1; CA1103518A; GB2009048B; IT1160272B; JPS5717719B2; US4176975A; JPS5479721A; FR2410561A1

Description

Anmelderin: International Business Machines j

Corporation, Armonk, N.Y. 10504 j

heb-om !

Druckkopf für Drahtdrucker

Die Erfindung betrifft einen Druckkopf für Drahtdrucker und insbesondere die darin verwendeten Druckdrähte. !

Stand der Technik |

Drahtdrucker und dafür konstruierte Druckköpfe sind ganz allgemein bekannt. Drahtdrucker mit in einem Druckkopf j angeordneten Druckdrähten sind mindestens seit den spaten 30er Jahren bekannt. Diese Matrix-Drucker wurden entsprechend dem Antrieb für die Druckdrähte ganz allgemein in zwei Entv* ickluiigsr ichtungen entwickelt. Dabei hat man beispielsweise Elektromagnete verwendet, die dem zum Druck verwendeten Druckdraht im Matrix-Drucker eine Axialbewegung erteilen, und dann hat man Magnet- und Ankerkombinationen benutzt, die das Ende eines Druckdrahtes über einem kleinen Bogen bei seiner Hin- und Herbewegung in axialer Richtung bei dem Druckvorgang geführt haben. Diese Konstruktion findet man beispielsweise in den US-Patentschriften 3 672 482 und 3 592 311 der Anmelderin. Ganz allgemein gesprochen, gibt es für diese Art von Ankerund Elektromagnet einen umfangreichen Stand der Technik.

Ein gemeinsames Merkmal dieses Standes der Technik besteht darin, daß ein elektromagnetischer Antrieb unmittelbar oder mittelbar zum Aufbringen axialer Antriebskräfte auf die einzelnen Druckdrähte in einem Drahtdrucker verwendet wird. Da einerseits am antriebsseitigen Ende eines Druckdrahtes ein 'relativ großer Druckmagnet vorgesehen ist, während die zum Druck benutzten Enden der Druckdrähte sehr nahe beieinander ,liegen müssen, wurden die Druckdrähte im Stand der Technik im allgemeinen mehr oder weniger stark gebogen. Die Drähte

977 006 8 0 9 8 2 3/0573 ORfGfNAL J

!müssen daher vom druckseitigen Ende zum antriebsseitigen Ende , !auseinander laufen. Dies ist für viele der bisher bekannt gewordenen Konstruktionen verantwortlich. Ein kostengünstiger Aufbau der Drahtführungen, durch die die Drähte von den weit auseinander liegenden antriebsseitigen Enden nach den eng benachtbart liegenden druckseitigen Matrixpunkten geführt werden, bietet insofern beträchtliche Schwierigkeiten, als die Drähte ■ .in diesen Führungen nicht brechen sollen oder aber nicht einer Übermäßigen Materialermüdung durch ständiges Verbiegen, durch Abnutzung oder Reibungskräfte ausgesetzt sein dürfen.

Die bisher verwendeten komplizierten Konstruktionen von Druckköpfen waren mit für die hohen Kosten von Drahtdruckern verantwortlich und haben wesentlich zu den Schwierigkeiten bei der Wartung und Reparatur derartiger Druckköpfe beigetragen. Um die sehr hohen Reibungs- und AuffSchlagkräfte, die auf die !

[einen sehr kleinen Durchmesser aufweisenden Druckdrähte ein- j wirken, zu verringern, hat man bei solchen Drähten relativ j harte und spröde Aufpralloberflächen gewählt. Man hat bei- ^! spielsweise wegen der hohen Härte und der hohen Schlagfestigkeit und hohen Abriebfestigkeit aus Wolfram oder Wolframcarbid bestehende Druckdrähte verwendet. In gleicher Weise hat man Drähte aus stark kohlenstoffhaltigem Stahl, Klaviersaitendraht oder andere zähe, biegsame harte metallische Druckdrähte oder Nadeln benutzt. Durch die Benutzung von larten, spröden und teueren Wolfram-Carbid-Materialien wurde ler Zusammenbau solcher Druckköpfe relativ teuer, da diese Drähte oft gebrochen sind, weil sie weder beim Zusammenbau noch' Lm Gebrauch auf die Dauer eine starke Biegung oder Verbiegung aushalten. Wegen der eine Schleifwirkung hervorrufenden Oberfläche derartiger Materialien der Drähte hat man Führungen Ln Edelsteinen oder Halbedelsteinen, Führungen mit geringer Biegung, mit polymeren Materialien ausgekleidete Führungen, Annäherung an die gerade Linie in Drahtführungen und andere ihnliehe Neuerungen verwendet, um den Zusammenbau zu

977 006 809823/0573

vereinfachen, die Drahtbrüche zu verringern und die Lebens-

dauer des Druckkopfes selbst zu erhöhen.

Relativ hohe Druckkräfte, die bei einem Druckauftrag mit beispielsweise 5 Durchschlägen in der Größenordnung von 500 bis 1000 g liegen können, erfordern eine hohe Qualtität der Druckdrähte, was ihre Abriebfestigkeit und Schlagfestigkeit betrifft Diese Eigenschaften lassen sich durch Verwendung von aus Wolfram-Carbid bestehenden Drähten oder Drähten, deren Spitzen aus Wolfram-Carbid bestehen, oder durch Drähte aus hoch kohlenstoffhaltigem Stahl oder dergleichen erzielen. Dies hat (man ganz allgemein konstruktiv bevorzugt. Man hat daher große Anstrengungen bei der Entwicklung von kräftigen Antriebsvorrichtungen langer Lebensdauer für die Druckdrähte oder Drucknadeln in Drahtdruckern aufgewendet. Man findet im Stand der Technik viele Beispiele für Kraftumwandlung, Kraftabsorption, mechanische Vorspannung und die Verwendung von abriebfesten Oberflächen und Edelsteinführungen und dergleichen, wodurch der Abrieb, der durch die Biegung der Druckdrähte verursacht wird, verringert werden kann, während die Reibungskräfte, die auf die Führungen der Druckdrähte einwirken, ebenfalls Ziel vieler konstruktiver Anstrengungen waren.

hegen der hier geschilderten Schwierigkeiten, die sich aus ier grundsätzlichen Konstruktion von Druckköpfen entsprechend ien oben angegebenen Entwicklungsrichtungen ergeben haben, hat man immer wieder versucht, Möglichkeiten für kostengünstige und in jeder Beziehung zufriedenstellende Lösungen iieser Probleme zu finden.

Aufgabe der Erfindung

Unter Berücksichtigung dieser bekannten Schwierigkeiten bei ier Konstruktion von Druckköpfen für Drahtdrucker kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe dahingehend zusammengefaßt werden, daß zur Schaffung eines verbesserten

°⁰⁶ 809823/0573

Drahtdruckkopfes ein biegsames, abriebfestes, schlagfestes Material geringer Reibung anstelle der im Stand der Technik verwendeten Druckdrähte aus metallischen oder intermetallischen Verbindungen verwendet werden soll. Aus einem derartigen Material hergestellte Druckdrähte sind besonders für Drahtdrucker deswegen geeignet, weil sie aus einem kostengünstigen, biegsamen, relativ harten, abriebfesten und jiicht eine Schleifwirkung hervorrufenden Material bestehen. Dieses neue Material soll auch nicht spröde sein, soll nicht leicht brechen und soll daher beim Zusammenbau von Druckkopf en für Drahtdrucker die bisher beim Zusammenbau Und der Wartung solcher Druckköpfe aufgetretenen Schwierigkeiten vermeiden.

Zusammenfassung der Erfindung ;

JDiese der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch Verwendung einer ungewöhnlich harten ununterbrochenen einstückigen, Nichtmetallischen Faser hoher Festigkeit aus einem Material, Wie zum Beispiel das der Gruppe 3A des periodischen Systems (angehörende metalloide Element Bor gelöst, das für die Druck- ! drähte für einen Drahtdrucker eingesetzt wird. Aus diesem Material bestehende Fasern waren seit langem für ihre gute Biegsamkeit, ihre hohe Zugfestigkeit und ihre ausgezeichneten Biegeiigenschaften bekannt. Wegen dieser Eigenschaften hat man Bor-Tasermaterialien seit langem als strukturelle Fasern in

faserverstärkten Harzen oder ähnlichen durch eine Fasermatrix yerfestigten Verbindungen für Gegenstände,verwendet, die sowohl lohe Belastungen auszuhalten haben als auch wenig wiegen sollen ilasfaserverstärkte Kunstharze, kohlenstoff faserverstärkte kunstharze und eine große Anzahl von konstruktiven Materialien mit in einer metallischen Matrix gebundenem Bor, Siliciumcarbid oder ähnliche zusammengesetzte strukturelle Materialien rarden entwickelt und verwendet. Eine bisher allgemein nicht rkannte und nicht ausgenutzte Eigenschaft von Fasermateriaien, wie Bor, war deren ungewöhnlich hohe Härte. Bor insbeondere zeigt eine relative hohe Härte.

977 006 809823/0573

Die Herstellung von aus Bor bestehenden Fasern ist inzwischen so weit entwickelt, daß man für borfaser-verstärkte Konstruktionen endloses Borfasermaterial zur Verfügung hat. Der Einsatz solcher Materialien in zusammengesetzten Strukturen und auch andere Materialien, wie zum Beispiel Silicium-Carbid, Graphit und dergleichen, ist zahlreich und gut bekannt. Was bisher nicht beachtet worden ist, ist die Tatsache, daß das Material selbst wegen seiner Materialeigenschaften selbst und nicht als Stützmaterial eingesetzt werden kann.

Es wurde überraschenderweise festgestellt, daß solche nichtmetallischen Fasermaterialien und insbesondere Bor in Drahtdruckern mit Erfolg als Druckelement selbst eingesetzt werden können, wodurch gleichzeitig viele der aus dem Stand der Technik bekannten Schwierigkeiten bei Drahtdruckern überwunden werden können. Das ist der durch die Erfindung vorgeschlagene Weg, der zu einem preisgünstigen Druckkopf langer Lebensdauer und hoher Festigkeit geführt hat, bei dem die Druckdrähte selbst nicht länger spröde und brüchig sind, sondern vielmehr biegsam, glatt und zäh und in hohem Maße biegefest sind. Sie sind außerdem abriebfest und in hohem Grad schlagfest und können die beim Drucken von mehrfachen Durchschlägen auftretenden hohen Aufschlagkräfte gut aushalten, wegen der geringeren Masse der aus dem Metalloid-Element Bor bestehenden Drähte im Vergleich mit den normalerweise verwendeten Druckdrähten aus Wolfram-Carbid oder hochfestem Stahl, |wegen des geringeren Reibungskoeffizienten und der hohen !relativen Härte des Materials und wegen der erhöhten Biegsamkeit dieses Materials wurde ein Brechen der Drähte praktisch vollständig beseitigt. Außerdem sind geringere Antriebsmagnetkräfte für den Antrieb der Drähte bei einem Druckvorgang erforderlich, und man erhält dadurch eine erhöhte Gesamtlebensdauer bei einem insgesamt ausgezeichneten Druckbild.

Die Erfindung wird nunmehr anhand einer bevorzugten Ausführungs form in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen im einzelnen

beschrieben^

A 977 006 809823/05 7 3

In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 schematisch eine auseinander genommene Darstellung eines Druckkopfes für einen Drahtdrucker,

Fig. 2A - 2C eine Draufsicht, eine Seitenansicht und eine

Ansicht von Draufsicht auf eine Feder, einen Anker und einen nichtmetallischen Faser-Druckdraht gemäß der Erfindung,

Fig. 3A und 3B eine bevorzugte Befestigungsart der metalloiden

Druckdrähte an einem Magnetanker in Verbindung mit einem elektromagnetischen Druckdraht-Antrieb ,

Fig. 4A und 4B eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer

Befestigung eines metalloiden Druckdrahtes an einem Anker,

JFig. 5 noch eine weitere bevorzugte Befestigungsart

eines metalloiden Druckdrahtes an einem Anker, und

Fig. 6 schließlich noch eine Befestigungsart für einen

metalloiden Druckdraht an einer Buchse oder Muffe für einen Zusammenbau mit einer Rückholfeder oder einem Anker.

In Fig. 1 ist eine auseinander genommene Ansicht eines typischen Druckkopfes für einen Drahtdrucker gezeigt, der von der bevorzugten Ausführungsform eines metalloiden aus Bor bestehenden Druckdrahtes gemäß der Erfindung Gebrauch macht. Die hler dargestellte Konstruktion verwendet einen Elektromagneten mit Wicklung und Anker, doch ist es ohne weiteres möglich, daß ohne besondere konstruktive Änderungen auch

°°⁶ 909823/0573

eine Antriebsvorrichtung mit einem Solenoid-Kern oder einem Linearantrieb hier eingesetzt werden kann, wie er beispiels-Iweise in der US-Patentschrift 3 994 382 beschrieben ist. Der schematisch in Fig. 1 dargestellte Druckkopf enthält verschiedene Grundbauteile. Diese Bauteile sind beispielsweise ausführlich in der der Anmelderin gehörenden US-Patentschrift 3 672 482 beschrieben, die bereits in der Beschreibungseinleitung erwähnt war. Ein elektromagnetischer Antrieb 1, der aus einer auf einem Kern 2 angebrachten Wicklung besteht, wird |für jeden Druckdraht 3 in der Drahtmatrix-Anordnung in einem Drahtdrucker dieser Art verwendet. Der Antrieb 1 weist einen taagnetischen Rückschluß 4 auf, der mit Vorteil als Träger für die verschiedenen Bauelemente konstruiert werden kann, sowie eine Rückholfeder 5 und einen Anker 6, der durch den elektromagnetischen Antrieb 1 magnetisch angezogen wird.

bie einzelnen Druckdrähte 3 müssen, da ihre angetriebenen fcnden einen relativ großen Abstand voneinander aufweisen ^nüssen, damit die einzelnen magnetischen Antriebsvorrichtungen Untergebracht werden können, am Ausgang 7 durch eine Führung oder eine Reihe von Führungskanälen, wie z. B. die führung B, zusammengeführt werden. Die Führung 8, die einzelnen (Elektromagnetischen Antriebe, der magnetische Rückschluß und Öie Ankerfedern usw. können alle auf einem gegossenen, leichtgewichtigen, starren Träger 9 angeordnet sein und damit einen bruckkopfaufbau von geringem Gewicht ergeben.

:sine im Stand der Technik vorkommende Schwierigkeit besteht darin, daß beim Einführen der Druckdrähte 3 in die Führung 8, ι lie normalerweise zur Bildung einer Druckmatrix am ausgangsteitigen Ende 7 des Druckkopfes verwendet wird, ziemlich ver-]sogen werden müssen. Wolfram-Carbid-Drähte, die sich an sich ausgezeichnet als Druckdrähte eignen, lange Lebensdauer aufweisen und eine hohe Druckqualität liefern, sind jedoch sehr ι spröde, und es kommt sehr häufig vor, daß diese bei der

RA977OO6 809823/0873

^$48639

Herstellung eines Druckkopfes, insbesondere beim Einziehen der · Druckdrähte 3 durch die Kanäle der Führung 8 abbrechen. Es gibt im Stand der Technik eine Reihe von Konstruktionen, die insbesondere deswegen entwickelt worden sind, um diesem Nachteil von aus Woifram-Carbid oder anderen spröden Materialien bestehenden Druckdrähten abzuhelfen.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat man jedoch nicht von derartigen Materialien Gebrauch gemacht, sondern ist auf einstückige Fasern eines metalloiden Elements, wie Bor, Graphit oder auch Silicium-Carbid übergegangen. Insbesondere werden gemäß der vorliegenden Erfindung aus Bor bestehende Druckdrähte wegen ihrer großen Härte, Zähigkeit und guten Biegeeigenschaften, die aus einem Stück bestehender endlose Bor-Fasern aufweisen, als Druckdrähte benutzt. Die Härte von Bor-Fasern war bisher in allgemeiner Form bereits bekannt. Jedoch die gesamte Entwicklung der Anwendung von Bor-Fasern ging auf zusammengesetzte Struckturen, bei denen die Biegsamkeit, die hohe Zugfestigkeit und die Zähigkeit dieser Fasern mit Vorteil ausgenutzt wurden. Dies hat in so großem Umfang stattgefunden, daß angenommen werden muß, daß die Härte dieser Fasern bisher nicht Gegenstand einer ernsthaften Untersuchung oder Anwendung gewesen ist. Tatsächlich konnte die Verwendung : von Bor-Fasermaterial alleine aus seinen eigenen Materialeigenschaften heraus als konstruktives Element ohne eine einbindende Matrix aus Harz oder einem anderem Material im Stand der Technik an keiner Stelle festgestellt werden. Es muß daher festgestellt werden, daß diese vollkommen unerwartete und neuartige Anwendung völlig unerwartete und neuartige Entwicklungen eingeleitet hat. Die durch Verwendung von Bor-Fasern als Druckdrähte in einem Drahtdrucker erzielten Ergebnisse sind beachtlich. Im Vergleich mit Wolframcarbid zeigt Bor nur etwa 1/5 der Dichte von Woifram-Carbid, hat jedoch eine viermal so hohe Zugfestigkeit und eine etwa doppelt so hohe Härte wie Woifram-Carbid. Die Oberflächengüte

977 006 9 0 9 8 2 3/0573

list ebenfalls viel besser und die Scherfestigkeit ist ebenfalls; höher als die von Wolfram-Carbid, und die Ermüdungsfestigkeit liegt um 60% höher als bei Wolfram-Carbid. Der Elastizitätsmodul ist hoch, ist jedoch kleiner als bei Wolfram-Carbid, und die Kosten sind nur ein sehr kleiner Bruchteil der für eine äquivalente Menge von Wolfram-Carbid bei Verwendung in einem Drucker aufzubringenden Kosten.

In Fig. 2A ist ein aus Bor bestehender Druckdraht 3 an einem jAnker 6 befestigt und kann zur Spannungsentlastung an der verbindungsstelle zwischen Anker 6 und Druckdraht 3 eine !Füllung 10 aus Epoxydharz aufweisen. Wie aus Fig. 2B in einer Seitenansicht zu erkennen, sind der Druckdraht 3 und der Anker 6 miteinander verbunden und an einer Rückholfeder 5 befestigt, die in die in Fig. 1 gezeigte Anordnung eingesetzt werden soll. Der Anker 6 besteht aus magnetischem Material, vorzugsweise Stahl oder Eisen und kann mit der Rückholfeder 5 dadurch verbunden sein, daß die Laschen 6A des Ankers 6 durch entsprechende Schlitze in der Feder 5 eingeführt und warm gestaucht werden. Dies ist aus der Endansicht in Fig. 2C zu erkennen. Die Rückholfeder 5 weist eine ziemlich große Öffnung 11 auf, so daß die Seiten des Druckdrahtes 3, wie gezeigt, nicht berührt werden.

Es ist von besonderer Wichtigkeit, daß der aus Bor bestehende pruckdraht fest mit dem Anker 6 verbunden ist, und in den Zeichnungen sind verschiedene Befestigungsarten dargestellt.

Fig. 3A zeigt eine waagerechte Ansicht des Ankers 6 mit einer Bohrung 12, in die der aus Bor bestehende Druckdraht eingesetzt ist. Die Bohrung 12 soll dabei das angetriebene Ende eines Druckdrahtes 3 aufnehmen. Wie in Fig. 3B gezeigt, kann ier Druckdraht durch Kaltverformung der Kanten der Bohrung 12 in der Weise festgehalten werden, daß Teile des Ankers 6 den Druckdraht 3 umgreifen und ihn so in der Bohrung 12 festhalten.

⁹⁷⁷ °⁰⁶ 9 0 9 8 2 3 / 0 5 7 3

Fign. 4A und 4B zeigen ein weiteres bevorzugtes Verfahren für eine Verbindung eines Druckdrahtes 3 mit einem Anker 6. In Fig. 4A weist der Anker 6 eine Mittelbohrung 13 zur Aufnahme eines Endes des Druckdrahtes 3 auf. Der Durchmesser der Bohrung ist geringfügig größer als der äußere Durchmesser des Druckdrahtes 3, und das Ende des Druckdrahtes 3 wird am Grund der Bohrung 13 anstoßend eingesetzt und durch Epoxydharz darin befestigt, wie dies die Ansicht von 4B schematisch zeigt. Die Bohrung 13 kann dabei einen kreisförmigen, quadratischen oder anderen Querschnitt aufweisen, um gegebenenfalls einen größeren Torsionswiderstand zu liefern.

Ein weiteres, ähnliches Verfahren für die Befestigung der Druckdrähte 3 an einem Anker 6, das jedoch nicht dargestellt ist, besteht darin, das Ende eines Druckdrahtes 3 in einer Bohrung in einem Anker 6 unter Verwendung einer sich ausdehnenden weißen Metallegierung einzukapseln, die Wismuth oder ein ähnliches Metall enthält, das sich beim Erstarren ausdehnt.

Fig. 5A zeigt ein weiteres Verfahren für eine Befestigung eines Druckdrahtes 3 an der Rückholfeder 5 mit Hilfe eines oder mehrerer auf beiden Seiten der Rückholfeder 5 auf dem Druckdraht 3 aufgeschrumpfter Ringe 14. Diese Schrumpfringe können aus magnetischem Material bestehen und dabei gleichzeitig auch als Anker wirken.

Fig. 6 zeigt eine weitere Befestigungsmöglichkeit eines aus Bor bestehenden Druckdrahts 3 an einer Rückholfeder 5 oder einem Anker 6 (eine Rückholfeder 5 ist gezeigt), wobei eine aus einem Kunststoff oder einem anderen relativ weichen, nicht scheuernden Material bestehende Muffe 15 mit Preßsitz in eine öffnung in der Rückholfeder 5 eingesetzt ist. Die Muffe kann dort durch ein Epoxydharz oder ein ähnliches Bindemittel befestigt werden. Die Muffe oder Buchse dient

⁹⁷⁷ °°⁶ 80 9 8 2 3/0573

der Aufnahme eines Endes des aus Bor bestehenden Druckdrahtes 3. Der Druckdraht 3 kann entweder in die Buchse 15 eingepreßt werden oder aber darin festgeklebt werden. Andererseits kann auch der Druckdraht erwärmt und eingepreßt werden, wo er dann nach Abkühlung festhält. Andererseits kann das Kunststoffmaterial der Muffe 15 am Ort um den Druckdraht herum vergossen i oder zur Aufnahme des Druckdrahtes 3 aufgeheizt und dann abgekühlt werden. Ein weiteres Verfahren für die Befestigung des Druckdrahtes an einem sich bewegenden Anker ist in der ; US-Patentschrift 4 000 801 der Anmelderin gezeigt.

Der Fachmann erkennt sofort, daß der in Fign. 3 und 4 gezeigte Anker oder die in Fign. 3 bis 6 gezeigte Rückholfeder 5 bei einem Druckkopf für einen Drahtdrucker mit beweglichem Magnetkern und Elektromagnet nicht erforderlich ist. Derartige elektromagnetische Antriebe sind allgemein bekannt, doch lassen sich die Befestigungsverfahren auch bei derartigen Konstruktionen einsetzen. Somit könnte der aus Bor bestehende jDruckdraht ohne Veränderung auch in einer solchen Konstruktion benutzt werden.

ι In der in den Figuren rein schematisch dargestellten Ausführungsform wurden die Druckköpfe für einen Drahtdrucker jbei angenähert 1 Milliarde Aufschläge geprüft, ohne daß an der Spitze des Druckdrahtes oder bei dem Druckdraht selbst Beschädigungen auftraten. Die unter diesen Betriebsbedingungen untersuchten Bordrähte sind im Handel erhältlich. Dies· Borfasern oder Borfäden werden gewöhnlich auf einem Wolfraindraht als Kern erzeugt, der jedoch keinen wesentlichen Teil des so erzeugten Borfadens ist. Diese Borfäden oder Borfasern sind in einer Reihe von verschiedenen Durchmessern erhältlich. Das Material ist sowohl in Fadenform als auch in Faserform verfügbar mit dem hier für Drahtmatrix-Drucker diesez Art bevorzugten Durchmesser von 0,28 mm.

⁹⁷⁷ °°⁶ 909823/0573

In der bevorzugten Ausführungsform werden die erforderlichen Mengen aus endlosen Fäden oder Fasern nach den folgenden Ver-■ fahren hergestellt:

Der endlose Faden wird zunächst grob auf die erforderliche Länge oder ein Vielfaches davon unter Zugabe von etwa 2,5 bis 5 cm zerbrochen. Diese Stücke werden sicherheitshalber in 'einen Behälter, d. h. ein Rohr aus Glas, Papier oder anderem geeigneten Material eingebracht. Sie werden dann in dem Rohr durch ein Epoxydharz oder ein anderes Bindemittel eingegossen und als stabile Einheit in dem Rohr zusammengehalten. Nachdem das Epoxydharz sich verfestigt hat und ausgehärtet ist, wird der einzelne Faden oder die Gruppe von Fadenstücken durch eine Diamantsäge auf eine Länge zurechtgeschnitten, die um etwa zwei Drahtdurchmesser länger als erforderlich ist. Jedes Ende der Gruppe von eingeschlossenen Drähten wird dann geschliffen odar geläppt bis auf etwa einen Drahtdurchmesser über die gewünschte Länge hinaus, um irgendwelche möglichen Beschädigungen zu beseitigen, die durch die Diamantsäge hervorgerufen sein können. Das Epoxydharz oder Bindemittel wird dann aufgelöst, so daß die fertigen, aus Borfasern bestehenden Drähte frei kommen.

Nach diesem Zurechtschneiden werden die einzelnen Drähte an ihren eigentlichen Ankern 6, je ein Anker für je einen Draht in der Anzahl der Druckpositionen eines jeden Druckkopfes befestigt und in der üblichen Weise dadurch zusammengebaut, daß die Druckdrähte 3 durch die Führung 8 eingeführt werden, während die Rückholfedern 5 an der Grundplatte 9 in Fig. 1 befestigt werden.

Die hohe Zugfestigkeit und Biegsamkeit des aus Bor bestehenden Drahtraaterials ergibt zusammen mit der relativ glatten Oberfläche (in der Größenordnung von 0,00013 bis 0,00018 mm) eine geringere auf die Führung 8 einwirkende Druck- und Zugkraft als das Wolfram-Carbid-Material, das dadurch ersetzt wird.

RA 977 006 809823/0 57 3

Ί - 14 -

Diese Tatsache in Verbindung mit der höheren Dauerfestigkeit oder Ermüdungsfestigkeit bzw. Biegefestigkeit, die etwa 60% ί über der des Wolfram-Carbid-Materials liegt, und dem ent- ! sprechenden geringeren Gewicht läßt höhere Betriebsgeschwin- j digkeiten von Anker und Druckdraht in der den Drahtdrucker , bildenden Kombination zu, so daß ohne andere oder weitere Änderungen der Konstruktion höhere Druckgeschwindigkeiten möglich sind. Die höhere Biegsamkeit von aus Bor bestehenden üruckdrähten im Vergleich mit Wolfram-Carbid-Drähten erleichtert das Einziehen der Druckdrähte selbst bei den schwierigsten Biegungen der die Druckdrähte aufnehmenden Kanäle in den verschiedenen Konstruktionen von Druckdraht-Führungen für Drahtdrucker, ohne daß dabei die Gefahr besteht, daß diese Drähte brechen oder beschädigt werden können, eine Gefahr, die bei der Verwendung von Wolfram-Carbid-Druckdrähten ständig vorhanden ist. Außerdem kostet das Bor-Material nur einen Bruchteil des Wolfram-Carbid-Materials, und die Gesamtkosten des Druckkopfes werden aus diesem Grund schon beträchtlich vermindert und außerdem durch die Tatsache, daß der Zusammenbau wesentlich erleichtert und das Zerbrechen von Drähten so wesentlich verringert wird.

Dem Fachmann fällt sofort auf, daß die vorliegende Erfindung im Licht des Standes der Technik, insbesondere der bisher bekannten Verwendungen und Anwendungen als völlig überraschend anzusehen ist. Es ist zwar allgemein bekannt, daß Bor ein hartes Material ist (vergleiche beispielsweise "Modem Compsite Materials" von L. J. Broutman und R. H. Krock, Kapitel 10, Boron Filaments von F. E. Wawner), so werden doch die Härteeigenschaften dieses Materials an keiner Stelle in der Literatur über die Verwendung von faden- oder faserförmigeiji Bor-Material bei den bekannten Anwendungsgebieten als zusammengesetzte Faser als strukturelles Element herausgearbeitet, eingesetzt oder angedeutet. Ferner sieht man, daß die hauptsächlichen Materialeigenschaften von Borfasern oder von ähnlichen Materialien, wie zum Beispiel Graphit oder Silicium-

977 006 909823/057

- 15 - j

Carbid-Fasern auf dem Gebiet der Biegung und der Zugspannung liegen, und man hat diese Fasern für zusammengesetzte biegsame oder zugfeste Konstruktionen eingesetzt, mit denen solche asern längst benutzt wurden.

Die Verwendung einer solchen Faser an sich wegen ihrer eigenen mechanischen Eigenschaften wird in der Technik nirgends vorgeschlagen, und die Anmelderin ist daher der Auffassung, daß dieses neuartige Anwendungsgebiet völlig überraschend und ungewöhnlich ist. Das wesentlich verbesserte Betriebsverhalten, die verringerten Kosten, die Leichtigkeit der Herstellung und Wartung und andere Verbesserungen im Betrieb eines Druckkopfes und dessen Qualität sind alle ein unmittelbares Ergebnis des Einsatzes solcher Materialien bei der Erfindung. Der Fachmann . erkennt sofort, daß diese Erfindung eine große Vereinfachung oder Kostenreduzierung vieler Konstruktionen für Druckköpfe für Drahtdrucker möglich macht, da sich der Grad der Präzision und Sorgfalt bei dem Aufbau und der Konstruktion von Führungen, die Verwendung von mit Edelsteinen ausgerüsteten Lagern und ähnlicher aufwendiger Techniken und die Sorgfalt und Präzision beim Zusammenbau von Drahtmatrix-Druckköpfen sich nun beträchtlich verringern läßt.

Die durch Anwendung dieses bekannten Materials auf neue und nützliche Weise erzielten Verbesserungen sind beachtlich. Obgleich es noch weitere, noch nicht erkannte oder erwähnte Vorteile bei der Verwendung von nichtmetallischen metalloiden Fasern oder Fäden als Druckdrähte geben kann, haben die bis jetzt erzielten Ergebnisse in äußerst zufriedenstellender Weise die durch die Erfindung verwirklichten Verbesserungen gebracht, die als Aufgabe der Erfindung dargelegt wurden. Obgleich viele Abwandlungen bei der Befestigung von Druckdrähten an Ankern, Elektromagneten oder beweglichen Antrieben offensichtlich sind, muß doch der unmittelbare Einsatz eines Materials, das bisher nur in Verbindung mit zusammengesetzten Materialien in Form einer Matrix verwendet wurde, und das

977 006 909823/0573

nunmehr für sich alleine in Faden- oder Faserform verwendet werden kann, durch den Fachmann als wesentlicher Fortschritt anerkannt werden. Man kann sich auch vorstellen, daß die vorliegende Erfindung in der Weise eingesetzt werden kann, daß man eine große Anzahl feiner Fäden eines Metalloid-Materials in einer Matrix aus Epoxydharz oder einem ähnlichen Harz zur Herstellung eines Druckdrahtes des gewünschten Gesamtdurclimessers verwendet, während gleichzeitig die Gefahr des Bruches oder der Verschlechterung weiter verringert und gleichzeitig eine Schmierwirkung auf der Oberfläche des Drahtes jdurch Verwendung eines entsprechende Schmiereigenschaften aufweisenden Bindemittels erzielt werden kann. Alle diese Abwandlungen sollen selbstverständlich durch die Erfindung mit umfaßt werden.

977 006 909823/0573

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Drahtdrucker mit in einer Führung geführten Druckdrähten für einen Abdruck auf einem Aufzeichnungsträger und mit an den einzelnen Druckdrähten angebrachten elektromagnetisch betriebenen betätigungsvorrichtungen für eine axiale hin- und hergehende Bewegung der Druckdrähte, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Druckdraht (3) aus mindestens einer aus einem nichtmetallischen Metalloid bestehenden Faser besteht.

Drahtdrucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtmetallische Metalloid-IIaterial Bor ist.

Drahtdrucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material Graphit ist.

Drahtdrucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material Silicium-Carbid ist.

Drahtdrucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtmetallische Metalloid ein Elastizitätsmodul von etwa 50 χ 10 PSI und eine Härte von etwa 3000 DPH aufweist.

006 9098 23/05 7 3

' OfUGINAL. INSPECTED